由于中國(guó)多個(gè)研究機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的智能消防服和口罩，未來(lái)的消防可能會(huì)大不相同。
研究人員公布的結(jié)果表明，編織到消防服中使用的織物中的透氣電極已被證明在 520℃以上的溫度下是穩(wěn)定的。在這些溫度下，發(fā)現(xiàn)該織物基本上不可燃，熱保護(hù)時(shí)間很高，迄今為止記錄的此類技術(shù)的最大值為 18.91 秒。
該研究于 2023 年 1 月 12 日發(fā)表在《Nano Research》上。
結(jié)果顯示了 Janus 石墨烯/聚（對(duì)亞苯基苯并雙惡唑）或 PBO 機(jī)織織物在使消防“更智能”方面的功效和實(shí)用性，主要目標(biāo)是在工業(yè)規(guī)模上制造既阻燃又智能的產(chǎn)品足以警告消防員在穿越火焰時(shí)風(fēng)險(xiǎn)增加。
“常規(guī)的消防服和消防口罩可以在一定程度上保證消防員的安全。”西安工程大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院教授樊威說(shuō)。“然而，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)往往瞬息萬(wàn)變，有時(shí)會(huì)使消防員因未能及時(shí)判斷風(fēng)險(xiǎn)而被困在火場(chǎng)中。這種情況下，消防員也需要救援。”
這里的關(guān)鍵是使用 Janus 石墨烯/PBO，機(jī)織織物。雖然不是首創(chuàng)，但 PBO 纖維的引入提供了比其他類似纖維（如 Kevlar）更好的強(qiáng)度和防火性能。PBO 纖維首先被編織成織物，然后使用 CO2 紅外激光進(jìn)行照射。從這里開(kāi)始，織物變成了 Janus 石墨烯/PBO 混合體，這是研究的重點(diǎn)。
該面罩還使用了 Janus 石墨烯/PBO 的頂層和底層，中間有一個(gè)壓電層，作為將機(jī)械壓力轉(zhuǎn)換為電能的一種方式，反之亦然。
“該口罩具有良好的煙霧顆粒物過(guò)濾效果，對(duì)PM2.5和PM3.0的過(guò)濾效率分別達(dá)到95%和100%。同時(shí)，該口罩呼吸阻力（46.8Pa）低于市售口罩的49Pa，佩戴舒適度好。此外，口罩對(duì)人體呼吸的速度和強(qiáng)度很敏感，可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)消防員的健康狀況。”范說(shuō)。
這些消防服中的阻燃電子產(chǎn)品具有柔韌、耐熱、制造速度快且成本低的特點(diǎn)，這使得工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模化成為一項(xiàng)切實(shí)的成就。這使得未來(lái)的消防服和口罩更有可能有效地使用這項(xiàng)技術(shù)。快速有效的響應(yīng)還可以減少火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失。
“基于石墨烯/PBO 機(jī)織織物的傳感器在人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和火災(zāi)中主要有毒氣體 NO2 氣體檢測(cè)方面表現(xiàn)出良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性，可應(yīng)用于消防服，幫助消防員有效避免危險(xiǎn)，”Fan 說(shuō)。能夠檢測(cè)到 NO2 氣體的急劇增加可以幫助消防員在需要時(shí)立即改變方向，并且可以成為消防員裝備的救生補(bǔ)充。
通過(guò)利用石墨烯/PBO 編織和無(wú)紡布，可以在消防領(lǐng)域做出重大改進(jìn)，以更好地保護(hù)消防員。廣泛使用這項(xiàng)技術(shù)可以幫助研究人員實(shí)現(xiàn)他們的最終目標(biāo)，即降低那些冒著生命危險(xiǎn)救火的人的死亡率和傷害。
西安工程大學(xué)樊威教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華大學(xué)張瑩瑩教授團(tuán)隊(duì)對(duì)這項(xiàng)研究做出了貢獻(xiàn)。
該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、、咸陽(yáng)市科技局重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、陜西省自然科學(xué)基金和陜西省教育廳科研項(xiàng)目的支持。
摘自《The Graphene Council》網(wǎng)站
