高温火焰对于生产许多材料至关重要。然而，控制火焰及其与目标材料的互动可能具有挑战性。科学家们现已开发出一种方法，利用分子薄保护层来控制火焰的热量与材料的互动，驯服火焰并允许用户对加工材料的特性进行精细调节。

“火焰是一种宝贵的工程工具-毕竟，高炉只是一团烈火。”北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教授马丁·图奥说道，他是这项研究的通讯作者。“然而，一旦您点燃了一团火，您往往无法对其行为进行控制。

“我们的技术被称为逆向热降解（ITD），它利用了纳米级薄膜覆盖目标物料的方法。这种薄膜会随着火焰的热量发生变化，并调节可接触材料的氧气量。这意味着我们可以控制材料的加热速率-从而影响材料内部发生的化学反应。基本上，我们可以精确调整火焰如何以及在何处改变材料。”

下面是ITD的工作原理。首先，您需要选取目标材料，比如纤维素纤维。然后将这些纤维浸润于一层纳米厚度的分子薄膜中。然后将浸润的纤维暴露于强烈的火焰中。分子薄膜的外表面容易燃烧，提高了周围环境的温度。但分子涂层的内表面则发生了化学变化，围绕纤维素纤维形成了更薄的玻璃层。这层玻璃限制了氧气接触纤维的量，防止纤维素燃烧。相反，纤维缓慢地消耗，从内部开始燃烧。

“如果没有ITD的保护层，将火焰加到纤维素纤维上只会得到灰烬。”图奥说道。“有了ITD的保护层，最终获得的是碳管。

“我们可以设计保护层以调节氧气进入目标材料的量。再者，我们还可以设计目标物料以产生理想的特性。”

研究人员通过使用纤维素纤维进行了概念验证演示，并生产了微尺度的碳管。

研究人员可以通过控制起始时纤维素纤维的尺寸，通过向纤维引入不同的盐（进一步控制燃烧速率），以及调节通过保护层的氧气量，来控制碳管壁的厚度。

“我们已经有几个应用计划，我们将在未来的研究中着手处理。”图奥说道。“我们也欢迎与私营部门合作，探索各种实际用途，例如为油水分离开发工程碳管-这对于工业应用和环境修复都非常有用。”