由于可穿戴電子設備的快速發展以及電動汽車生產和使用的穩步增長，電池安全問題在全世界引起了相當大的關注。由于電池故障失效通常與機械-熱耦合行為有關，因此迫切需要具有優良機械堅固性和阻燃性能的保護性屏蔽材料來緩解熱失控。然而，大多數隔熱材料的強度不足以保護電池免受機械濫用，而機械濫用是造成災難性后果的最關鍵情況之一。

圖1. CSH木材的制備工藝

東南大學佘偉、章煒、普渡大學李恬等受木材的啟發，開發了一種有效的方法，即通過水合硅酸鈣和聚乙烯醇聚合物鏈的自組裝來設計一種分級納米復合材料（簡稱CSH木）。柔性的PVA鏈的選擇和C-S-H的添加減少了體積收縮，促進了規模化的制造。環保的C-S-H納米顆粒也有助于復合材料的高機械剛度和優秀的韌性。

因此，這種多功能保護材料CSH木表現出前所未有的組合，即重量輕（0.018 g cm^-3）、剛度高（軸向204 MPa）、負泊松比（-0.15）、韌性強（6.67 × 105 J m^-3）、熱絕緣性好（徑向0.0204 W m^-1 K-1）和阻燃性好（UL94-V0）等特性。

圖2. CSH木材的韌性和分子動力學模擬

當作為保護罩或電池封裝的保護層應用時，堅韌的CSH木材可以抵抗高沖擊負荷，阻擋熱擴散，以阻止或延緩火勢蔓延，因此大大降低了電池爆炸造成的財產損失或人身傷害的風險，例如，它可以在867.5℃的極高溫度下對燃燒的電池進行絕緣，并將外部溫度保持在36.2℃。

總體而言，這項工作為制備具有較大可擴展性的先進熱絕緣材料提供了新的途徑，并顯示了保護電子設備的巨大潛力。

圖3. CSH木材的阻燃性

Thermally insulating and fire-retardant bio-mimic structural composites with a negative Poisson’s ratio for battery protection. Carbon Energy 2023. DOI: 10.1002/cey2.353