斯坦福大学的一项偶然发现揭示了一种在火焰中会改变形态的材料的特性。这一发现为一种喷涂涂层带来了希望，这种涂层保护房屋免受火灾的时间是现有解决方案的四倍。
2019 年，由材料科学与工程学教授埃里克-阿佩尔领导的斯坦福大学研究团队开发出一种水凝胶，可用于植被，使其在野火中得到持久保护。在一项新的研究中，经过多年对材料的改进，阿佩尔和他的团队评估了这种凝胶能否为木质结构提供类似的保护，如果可以，又该如何提供保护。
在实验室测试中，研究人员发现确实可以。原因是在富含水分的水凝胶中的液体全部燃烧殆尽后，化合物中剩余的二氧化硅将其排列成坚固、多孔的气凝胶泡沫，可以继续散热并保护下面的木材。
阿佩尔说："我们使用这个平台已经有好几年了。这一新的发展有点偶然--我们想知道这些凝胶自己会有什么表现，所以我们就把一些凝胶抹在一块木头上，然后把它暴露在实验室里随处可见的火炬火焰中。我们观察到的是凝胶膨胀成气凝胶泡沫的超酷结果"。
水凝胶是富含水分的胶状物质，有些脆弱，而气凝胶则不同，它干燥、耐用、多孔。气凝胶已被制成超级坚固的透明砖块，用于从空气中收集水分，并被制成有史以来最轻的隔音材料。气凝胶还具有出色的耐热性能，因此经常被用于与太空探索有关的应用中。
通过结合气凝胶和水凝胶的优点，阿佩尔的团队取得了令人瞩目的成果。在测试中，这种组合凝胶能够抵御直接火焰超过 7 分钟，而目前市面上的防火凝胶只能抵御不到 90 秒的火焰。
研究人员还说，目前的防火凝胶在涂抹后大约 45 分钟就会变干而失去作用。而使用他们的新材料后，由于二氧化硅气凝胶在被冲走之前会一直存在，因此可以在野火来临之前提前涂抹涂层，同时在火焰来临时仍能提供保护。
"传统的凝胶一旦变干就不起作用了，"阿佩尔说。"我们的材料在遇火后会形成二氧化硅气凝胶，在水全部蒸发后仍能继续保护处理过的基材。火灭后，这些材料可以很容易地被洗掉。"
阿佩尔还指出，他的凝胶是环保型的，只由美国林业局批准使用的材料组成。气凝胶最终被冲洗掉时，会被土壤微生物轻松分解。
"它们对人和环境都是安全的，"阿佩尔总结道。"可能还需要进一步优化，但我的希望是，我们可以对这些凝胶进行试点规模的应用和评估，这样当火灾发生时，我们就可以用它们来帮助保护关键基础设施。"
这项研究发表在《先进材料》杂志上。