高温火焰被用来制造各种各样的材料，但是一旦你开始生火，就很难控制火焰如何与你试图加工的材料相互作用。研究人员现在已经开发出一种技术，利用分子薄的保护层来控制火焰的热量如何与材料相互作用，从而驯服火焰，并允许用户精细地调整加工材料的特性。
“火是一种有价值的工程工具——毕竟，高炉只是一种强烈的火焰，”该论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教授马丁·托(Martin Thuo)说。“然而，一旦你点燃了火，你往往无法控制它的行为。”
“我们的技术，我们称之为逆热降解(ITD)，在目标材料上使用纳米级薄膜。薄膜会随着火的热量而变化，并调节进入材料的氧气量。这意味着我们可以控制材料升温的速度——这反过来又会影响材料内部发生的化学反应。基本上，我们可以微调火改变材料的方式和位置。”
以下是ITD的工作原理。你从目标材料开始，比如纤维素纤维。然后在纤维表面涂上一层纳米厚的分子层。然后将涂覆的纤维暴露在强烈的火焰中。分子的外表面容易燃烧，使附近的温度升高。
但是分子涂层的内表面发生了化学变化，在纤维素纤维周围形成了一层更薄的玻璃层。这种玻璃限制了进入纤维的氧气量，防止纤维素爆炸起火。相反，纤维从内到外缓慢地阴燃。
“如果没有过渡段的保护层，对纤维素纤维施加火焰只会产生灰烬，”Thuo说。“有了过渡段的保护层，你就得到了碳管。”
“我们可以设计保护层，以调整到达目标材料的氧气量。我们可以设计目标材料，以产生理想的特性。”
研究人员用纤维素纤维进行了概念验证演示，以生产微型碳管。
研究人员可以通过控制他们开始使用的纤维素纤维的大小来控制碳管壁的厚度;通过向纤维中加入各种盐(进一步控制燃烧速度);通过改变通过保护层的氧气量。
“我们已经想到了几个应用，我们将在未来的研究中解决这些问题，”Thuo说。“我们也愿意与私营部门合作，探索各种实际用途，比如开发用于油水分离的工程碳管，这对工业应用和环境修复都很有用。”
这项研究发表在《Angewandte化学国际版》杂志上。
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希望本篇文章《纳米材料为火灾控制提供了新的途径》能对你有所帮助！
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