史丹佛大學的一項偶然發現揭示了一種在火焰中會改變形態的材料的特性。這項發現為一種噴塗塗層帶來了希望，這種塗層保護房屋免受火災的時間是現有解決方案的四倍。

2019 年，由材料科學與工程學教授埃里克-阿佩爾領導的史丹佛大學研究團隊開發出一種水凝膠，可用於植被，使其在野火中得到持久保護。在一項新的研究中，經過多年對材料的改進，阿佩爾和他的團隊評估了這種凝膠能否為木質結構提供類似的保護，如果可以，又該如何提供保護。

在實驗室測試中，研究人員發現確實可以。原因是在富含水分的水凝膠中的液體全部燃燒殆盡後，化合物中剩餘的二氧化矽將其排列成堅固、多孔的氣凝膠泡沫，可以繼續散熱並保護下面的木材。

阿佩爾說：”我們使用這個平台已經有好幾年了。這一新的發展有點偶然–我們想知道這些凝膠自己會有什麼表現，所以我們就把一些凝膠抹在一塊木頭上，然後把它暴露在實驗室裡隨處可見的火炬火焰中。

水凝膠是富含水分的膠狀物質，有些脆弱，而氣凝膠則不同，它乾燥、耐用、多孔。氣凝膠已被製成超級堅固的透明磚塊，用於從空氣中收集水分，並被製成有史以來最輕的隔音材料。氣凝膠還具有出色的耐熱性能，因此經常被用於與太空探索相關的應用中。

透過結合氣凝膠和水凝膠的優點，阿佩爾的團隊取得了令人矚目的成果。在測試中，這種組合凝膠能夠抵禦直接火焰超過7 分鐘，而目前市面上的防火凝膠只能抵禦不到90 秒的火焰。

研究人員還說，目前的防火凝膠在塗抹後約45 分鐘就會變乾而失去作用。而使用他們的新材質後，由於二氧化矽氣凝膠在被沖走之前會一直存在，因此可以在野火來臨之前提前塗抹塗層，同時在火焰來臨時仍能提供保護。

“傳統的凝膠一旦變乾就不起作用了，”阿佩爾說。 “我們的材料在遇火後會形成二氧化矽氣凝膠，在水全部蒸發後仍能繼續保護處理過的基材。火滅後，這些材料可以很容易地被洗掉。”

阿佩爾也指出，他的凝膠是環保型的，只由美國林業局批准使用的材料組成。氣凝膠最終被沖掉時，會被土壤微生物輕易分解。

“它們對人和環境都是安全的，”阿佩爾總結道。 “可能還需要進一步優化，但我的希望是，我們可以對這些凝膠進行試點規模的應用和評估，這樣當火災發生時，我們就可以用它們來幫助保護關鍵基礎設施。”

這項研究發表在《先進材料》雜誌。