华南理工大学：热诱导自切割表面还原氧化石墨烯纤维，用于智能火灾报警

成果简介

火灾是最常见的灾难性事故，设计和开发具有自切割和超灵敏火警响应的火灾传感器极为迫切。本文，华南理工大学Chunshan Che等研究人员在《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》期刊发表名为“Thermally-induced self-cutting surfaced reduced graphene oxide fibers for smart fire alarm”的论文，研究通过对化学还原氧化石墨烯（RGO）薄膜进行辊叠和扭曲，制备了具有层状结构的导电还原氧化石墨烯纤维（RGOF）。在高温或火焰作用下，滚折和扭曲可以促进RGOF的膨胀，从而使RGOF易于断裂。基于RGOF这种独特的自切割特性，开发了一种新的火灾探测报警装置。一旦遇到火焰，RGOF的超快速报警响应（约1秒）就会被触发。RGOF还具有高温报警功能，最低报警温度为150°C。有趣的是，这种RGOF还能像保险丝一样，在遇到异常高的电路电压时及时切断导电电路。这一发现拓展了RGO的应用范围，为设计先进的火灾报警传感器提供了新思路。

图文导读

图1.RGOF的制备图示。

图2.GO和RGO-5h薄膜的结构表征

图3.GO薄膜，RGO-5h薄膜，卷折叠RGO-5h薄膜（rfRGO）和RGOF的表征。

图4.火灾预警装置及其检测结果

图5.RGOF暴露在高温和火焰下的响应结果

图6.RGOF的电压响应结果

图7.RGOF的断裂机制。

小结

本研究通过对GO条进行化学还原，然后进行卷折和扭转，制备了还原氧化石墨烯纤维（RGOF）。滚动折叠和扭转限制了RGO层的膨胀，促进了RGOF在高温或火焰条件下的断裂。基于RGOF的热膨胀自切割能力，研制了一种先进的火灾预警传感器。这些RGOF样品不仅对温度和火焰敏感，而且在高压条件下具有自切削特性。本研究为GO/RGO在火灾预警中的应用提供了新的方向，为开发灵敏高效的火灾报警传感器提供了新的思路。

文献：https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2023.132032