纳米插层改性聚脲复合材料(APP-HNTs/PU)的力学增强、阻燃与冲击波防护性能研究

【编辑推荐】针对爆炸冲击波(blast shock waves)和高温伤害防护不足的难题，研究人员通过纳米插层技术将多聚磷酸铵(APP)和埃洛石纳米管(HNTs)嵌入聚脲(PU)基质，开发出新型复合材料。实验表明，当HNTs含量2%、APP含量30%时，改性聚脲的冲击波峰值超压降低35.40%，峰值加速度下降32.70%，显著提升机械强度与阻燃性能，为爆炸防护材料设计提供新思路。

　　

近期爆炸伤害防护研究多集中于破片二次伤害，而对冲击波原发性伤害及高温伤害的探索仍存空白。本研究创新性地利用聚脲(Polyurea, PU)优异的力学性能与冲击波耗散特性，通过纳米插层技术将多聚磷酸铵(Ammonium Polyphosphate, APP)和埃洛石纳米管(Halloysite Nanotubes, HNTs)双重填料嵌入PU基质。系统探究了不同配比下复合材料的热力学特性、机械性能及冲击波衰减效能。

热重分析显示改性聚脲具有显著的热稳定性提升。当HNTs插层量达2%、APP含量30%时，材料展现突破性防护性能：冲击波峰值超压降低35.40%，加速度峰值衰减32.70%，同时拉伸模量显著提高。阻燃测试证实APP的引入使材料具备自熄特性，而HNTs的纳米管状结构有效增强能量吸收路径。

这项研究为兼具力学增强、阻燃与冲击波三重防护功能的智能材料开发提供新范式，其"纳米插层协同效应"设计策略对军工防护、建筑抗震等领域具有重要应用价值。