摘要
开发兼具高效冲击能量耗散、防火安全和尺寸稳定性的超薄柔性保护材料仍面临巨大挑战。关键在于如何有效调控添加少量阻燃剂后的剪切增稠凝胶动态网络，从而突破抗蠕变性、冲击保护和阻燃性之间的性能权衡。为此，本研究提出了一种基于多尺度动态网络调控的“刚柔结合”设计策略。低含量有机磷包覆空心微球（HMA）的界面约束和改性玄武岩纤维织物（BK）芯层的结构约束共同调控聚二硼硅氧烷动态网络，构建了超薄夹层复合材料。结果表明，仅 6 wt% 的 HMA 与 BK 配合即可提供有效的物理约束，将 1 毫米厚夹层复合材料的表观网络弛豫活化能（Ea）提高至 32.56 kJ/mol。$E_a$ 的提高意味着更高的重排势垒，由此产生的稳定网络既能抑制链段滑移，又能维持高速剪切下的有效应力传递。因此，抗蠕变性和冲击能量耗散得到增强，在 30–60 厘米跌落高度下可耗散 93.2%–95% 的冲击力。此外，HMA 和 BK 协同促进连续致密炭层的生成，大大提高了材料的防火安全性。与纯聚二硼硅氧烷（235.1 ± 16.2 kW m?2）相比，该夹层复合材料的峰值热释放速率和总烟气生成量分别降低约 24.7% 和 50.2%。本工作采用了一种新颖的多尺度动态网络调控策略，为克服超薄多功能保护材料中相互冲突的性能限制提供了设计思路。
亮点
- 超薄夹层复合材料中的多尺度动态网络刚柔结合策略。
- 多尺度约束抑制滑移，增强抗蠕变和抗冷流性能。
- 6 wt% HMA 将复合材料的 Ea 提高至 32.56 kJ/mol，并耗散 93.2%–95% 的冲击力。
- 与聚二硼硅氧烷相比，复合材料的峰值热释放速率和总烟气生成量分别降低了 24.7% 和 50.2%。
- 动态网络策略为轻质保护材料提供了新范式。
利益冲突
作者声明不存在利益冲突。
数据可用性声明
支持本研究结果的数据可在合理请求下向通讯作者索取。
