高性能環境保護難燃材料：水酸化マグネシウム-寒天複合エアロゲルの革新的な製造と性能

水酸化マグネシウム−寒天複合エアロゲルの製造及びその難燃性の研究は学際的な分野であり、材料科学、化学工学及び消防安全など多くの方面に関連している。次に、この複合材料の製造と性能評価の基本的な枠組みを示します。

製造方法

原材料の準備：難燃性充填剤として高純度の水酸化マグネシウム（Mg（OH）＿2）と、基材として天然高分子寒天を選択する。水酸化マグネシウムは、寒天マトリックスとの相溶性を高めるために事前に表面処理を行う必要がある。ゾル−ゲル過程：ゾル製造：まず寒天粉末を熱水に溶解し、加熱して完全に溶解するまで撹拌し、透明な寒天ゾルを形成する。水酸化マグネシウム分散：表面改質された水酸化マグネシウム粉体を寒天ゾル中に均一に分散し、超音波処理または高速攪拌により、水酸化マグネシウム粒子の均一分散を確保し、凝集を回避する。ゲル成形：均一なゾルを混合して金型に入れ、室温または低温で自然にゲル化し、その間に一定の湿度と温度条件を制御して、均一なゲル化を促進する必要があるかもしれない。乾燥過程：凍結乾燥技術を用いて、ゲル体を低温低圧環境下で冷凍し、その後昇華して水分を除去し、多孔質のエアロゲル構造を形成する。このプロセスは、エアロゲルの微細構造を維持するために重要である。難燃性評価

熱重量分析（TGA）：熱重量分析器により複合エアロゲルの加熱過程における品質変化を測定し、その熱安定性及び高温下での無重量行為を評価し、間接的に難燃効果を反映する。限界酸素指数（LOI）試験：複合エアロゲルが持続燃焼を維持するために必要な最低酸素濃度を測定し、LOI値が高いほど材料の難燃性が良いことを示した。円錐形熱量計試験：材料の熱放出速度（HRR）、総熱放出量などを評価し、火災条件下での材料の燃焼性能と難燃効率を直接反映する。垂直燃焼実験（UL-94試験）：国際安全基準UL-94に基づいて、自己消火性、滴下状況などを含む材料の難燃等級を評価する。性能特徴と応用

水酸化マグネシウム-寒天複合エアロゲルはその独特な構造と性能のため、良好な難燃性能を示し、同時に軽量、高空隙率と低煙などの特性を兼ね備え、建築、紡績、航空宇宙などの分野で広範な応用の将来性を持たせた。特にその環境にやさしい、ハロゲン、低毒性、低タバコの特性がなく、次世代の環境保護難燃材料の理想的な選択になっている。製造プロセスと成分比率を最適化することにより、その力学性能と難燃効率をさらに向上させ、応用範囲を広げることもできる。