由于可穿戴电子设备的快速发展以及电动汽车生产和使用的稳步增长，电池安全问题在全世界引起了相当大的关注。由于电池故障失效通常与机械-热耦合行为有关，因此迫切需要具有优良机械坚固性和阻燃性能的保护性屏蔽材料来缓解热失控。然而，大多数隔热材料的强度不足以保护电池免受机械滥用，而机械滥用是造成灾难性后果的最关键情况之一。
图1. CSH木材的制备工艺
东南大学佘伟、章炜、普渡大学李恬等受木材的启发，开发了一种有效的方法，即通过水合硅酸钙和聚乙烯醇聚合物链的自组装来设计一种分级纳米复合材料（简称CSH木）。柔性的PVA链的选择和C-S-H的添加减少了体积收缩，促进了规模化的制造。环保的C-S-H纳米颗粒也有助于复合材料的高机械刚度和优秀的韧性。
因此，这种多功能保护材料CSH木表现出前所未有的组合，即重量轻（0.018 g cm-3）、刚度高（轴向204 MPa）、负泊松比（-0.15）、韧性强（6.67 × 105 J m-3）、热绝缘性好（径向0.0204 W m-1 K-1）和阻燃性好（UL94-V0）等特性。
图2. CSH木材的韧性和分子动力学模拟
当作为保护罩或电池封装的保护层应用时，坚韧的CSH木材可以抵抗高冲击负荷，阻挡热扩散，以阻止或延缓火势蔓延，因此大大降低了电池爆炸造成的财产损失或人身伤害的风险，例如，它可以在867.5℃的极高温度下对燃烧的电池进行绝缘，并将外部温度保持在36.2℃。
总体而言，这项工作为制备具有较大可扩展性的先进热绝缘材料提供了新的途径，并显示了保护电子设备的巨大潜力。
图3. CSH木材的阻燃性
Thermally insulating and fire-retardant bio-mimic structural composites with a negative Poisson’s ratio for battery protection. Carbon Energy 2023. DOI: 10.1002/cey2.353
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