DOI: 10.1016/j.compositesb.2021.109149

传统的火灾报警传感器通常在直接火灾袭击或相对高温下工作，其忽视了电气安全性。因此，开发一种具有电路安全性的早期火灾预警传感器势在必行。本文提出了一种具有热敏火灾报警响应和自切割性能的阻燃纸。该纸由形状记忆热塑性聚氨酯（SMPU）和MXene组成，经简便的静电纺丝和真空过滤工艺制备而成，其可用作由SMPU的形状记忆行为触发的早期火灾警报器。当环境温度高于SMPU的转变温度时，SMPU/MXene纸能够提供稳定的检测信号和理想的早期火灾预警响应。同时，SMPU/MXene纸可以作为熔断器，基于其电激活特性保护火灾报警系统免受火灾袭击。与SMPU纸相比，SMPU/MXene纸具有优异的阻燃性和快速的自熄性能，热释放速率峰值（pHRR）和总热耗率（THR）分别降低了66.0％和49.8％。本研究为火灾预警传感器的设计和防火应用提供了一个新的视角。

图1.（a）多功能TPU/MXene纸的设计策略。（b）SMPU纸（上）和SMPU/MXene纸（下，插图：SMPU纸和SMPU/MXene纸的横截面结构）的光学和SEM照片；光学照片的比例尺，1cm；SEM照片的比例尺，10μm。（c）显示SMPU纸和SMPU/MXene纸机械性能的光学图像；比例尺，1cm。（d）导电SMPU/MXene纸的演示；比例尺，1cm。

图2.（a）MAX和MXene的XRD图谱。（b）SMPU纸和SMPU/MXene纸的DSC曲线。MXene、SMPU纸和SMPU/MXene纸在（c，d）N2和（e，f）空气气氛下的（c，e）重量损失和（d，f）衍生物重量损失。

图3.（a）SMPU纸和（b）SMPU/MXene纸的燃烧过程快照。（c）MXene和燃烧后MXene的XRD图谱。（d，e）SMPU纸和SMPU/MXene纸的微型燃烧量热仪试验。（f）SMPU/MXene纸的阻燃机理。

图4.折叠的SMPU纸和SMPU/MXene纸在60℃热板上的形状恢复过程。

图5.（a）卷起的SMPU纸和SMPU/MXene纸的形状恢复过程以及（b）作为早期火灾警报传感器的应用。

图6.（a）电触发SMPU/MXene纸形状记忆行为的光学和红外快照，（b）SMPU/MXene纸作为熔断器的原型设计。