2025年1月，吴考教授在农林科学领域Top期刊《Industrial Crops & Products》（中科院一区，IF：5.9）在线发表了生物质隔热阻燃气凝胶最新的研究成果。

姜发堂教授团队在Industrial Crops and Products上发表生物质隔热阻燃气凝胶研究成果

湖北工业大学生命科学与健康工程学院姜发堂教授团队在农林科学领域1区TOP期刊《Industrial Crops & Products》在线发表了题为：Excellent thermal insulation and flame retardancy property of konjac glucomannan/sodium alginate aerogel reinforced by phytic acid（基于植酸增强魔芋葡甘露聚糖/海藻酸钠气凝胶隔热和阻燃性能）的研究论文。姜发堂教授为共同通讯作者，吴考教授为第一作者，湖北工业大学为第一通讯单位。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.117495。

该研究将植酸（PA）引入魔芋葡甘露聚糖（KGM）/海藻酸钠（SA）气凝胶中制备了一种具备优异隔热和阻燃性能的全生物质复合气凝胶。研究使用傅里叶红外光谱、扫描电镜、热红外成像和碳层分析等技术对PA增强隔热阻燃的机理进行研究，阐明了组分相互作用对气凝胶力学性能和孔隙结构的影响，并结合炭层表征进一步解释阻燃机制。该气凝胶由植物来源的天然成分制成，且碳排放较少，替代传统阻燃材料具有较大潜力，尤其适用于移动板房等使用寿命较短的应用场景。

该研究提出了KGM/SA/PA复合气凝胶的阻燃机制（图1）。当气凝胶遇到火焰燃烧分解时，PA热解成磷酸和多磷酸，催化多糖的热分解，促进了气凝胶表面残碳的生成，限制了热量和氧气向内部的传递，保护材料内部免于热解。此外，表面材料热解过程中产生的磷化合物可通过捕获-H和-OH自由基中断燃烧过程。因此，残碳的保护作用和含磷化合物的捕获作用是KGM/SA/PA具备阻燃效果的主要原因。

图1 KGM/SA/PA复合气凝胶阻燃机理。

该研究制备的气凝胶的密度为11.8-49.2 mg/cm³，孔隙率为95.1-98.7%。对燃烧、残余成分和炭层的分析表明，随着PA含量的增加，燃烧后气凝胶的孔隙结构收缩程度加深直至被明显破坏，同时气凝胶外表面炭层致密程度加强，伴随有碳颗粒的出现（图2e₁ 、e₂），使其阻燃效果加强。但PA添加过高，也使得气凝胶的隔热效果和力学性能出现较大的削弱。因此，综合隔热、力学、阻燃性质，最佳PA添加量为0.25%，对应气凝胶的热导率为 0.032 W/（mK），抗压强度为245.4 kPa，极限氧指数值为29.3%，峰值热释放速率值为21.79 W/g（UL-94测试级别为V-0）。

图2燃烧试验后气凝胶炭层的SEM图像和拉曼光谱分析

吴考，教授，博士生导师，湖北省“楚天学子”。研究主要涉及多糖物理改性及变化规律、多糖基复合物的组装结构、亲疏水性和耐候性等方面。在Food Hydrocolloids,Food Bioprocess and Technology,International Journal of Biological Macromolecules等国际学术期刊上发表SCI论文74篇（含1区以上论文52篇）。主持国家自然科学基金青年项目1项，其他纵向科研项目5项，横向课题1项；参与省级以上纵向科研项目5项。荣获湖北省科技进步奖二等奖1项，湖北省自然科学三等奖1项。入选武汉市科技专家库和“三百工程”科技特派员。