随着全球气候变化导致气温升高和干旱加剧，火灾季节变得更加漫长，野火的发生频率和规模也在不断增加。近年来，灾难性的野火摧毁了无数房屋和基础设施，例如美国加州森林大火和玻利维亚森林大火，破坏了自然环境并导致严重的经济损失。因此，我们迫切需要寻找新的解决方案来应对野火，并着重保护易受灾害影响的森林与城镇交界区域。
高温下快速转化为气凝胶
传统的灭火水增强凝胶由超吸收聚合物制成，类似于一次性尿布中使用的吸收粉末。将其与水混合后喷涂在建筑物上，聚合物会膨胀成胶状物质，紧密附着在建筑物外部，形成一道厚实的湿润屏障。然而，野火附近的环境极为干燥，伴随强风，即使凝胶锁住的水分也会迅速蒸发。在典型的野火条件下，现有的水增强凝胶会在45分钟内就会干涸失效。Appel团队开发的聚合物-颗粒（PP）水凝胶不仅有效应用时间更长，而且与现有的商业凝胶产品相比，防火效果更加显著。
这种含有二氧化硅的新型水增强凝胶展现出一种独特的现象：当软性、柔韧的水凝胶在高温下迅速蒸发水分，并且纤维素全部燃烧殆尽时，二氧化硅颗粒会形成一种泡沫状的多孔“气凝胶”屏障。这种固态泡沫具有极高的隔热性，能够为基底材质提供持久的防火保护。传统上，硅胶气凝胶是一种固体多孔结构，因其卓越的隔热性能而著称。由于轻便且具有优异的隔热性能，类似的硅胶气凝胶被广泛应用于太空材料领域。
随着野火危机的加剧，传统水增强凝胶在高温和强风环境下容易失效，限制了其在实际环境中的应用。为应对此问题，Appel团队开发了一种新型热激活水凝胶。该凝胶通过纤维素生物聚合物与胶体二氧化硅颗粒的动态相互作用制备，遇热时可转化为具有热绝缘性能的气凝胶，显著增强了基材的防火保护能力。这些材料基于地球上最丰富的纤维素，确保了成本效益和环境友好性。凭借强效的物理交联机制，这些凝胶具有优越的附着力和阻燃性，是极为有效的水增强凝胶。这些创新且环保的材料在极端野火中具有巨大的保护潜力。
https://doi.org/10.1002/adma.202407375
