由于中國多個研究機(jī)構(gòu)開發(fā)的智能消防服和口罩，未來的消防可能會大不相同。
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風(fēng)險增加。
“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、研究員范偉說。“然而，火災(zāi)現(xiàn)場往往瞬息萬變，有時會使消防員因未能及時判斷風(fēng)險而被困在火場中。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。從這里開始，織物變成了 Janus 石墨烯/PBO 混合體，這是研究的重點。
該面罩還使用了 Janus 石墨烯/PBO 的頂層和底層，中間有一個壓電層，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濾效果，對PM2.5和PM3.0的過濾效率分別達(dá)到95%和100%。同時，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，口罩對人體呼吸的速度和強(qiáng)度很敏感，可以動態(tài)監(jiān)測消防員的健康狀況。”范說。
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，這使得工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；蔀橐豁椙袑嵉某删汀＿@使得未來的消防服和口罩更有可能有效地使用這項技術(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動監(jiān)測和火災(zāi)中主要有毒氣體 NO2 氣體檢測方面表現(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，”Fan 說。能夠檢測到 NO2 氣體的急劇增加可以幫助消防員在需要時立即改變方向，并且可以成為消防員裝備的救生補(bǔ)充。
通過利用石墨烯/PBO 編織和無紡布，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。廣泛使用這項技術(shù)可以幫助研究人員實現(xiàn)他們的最終目標(biāo)，即降低那些冒著生命危險救火的人的死亡率和傷害。
Yu Luo 和 Wei Fan 與西安工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院的 Yaping Miao、Weichun Chen 和 Yao Zhang，清華大學(xué)化學(xué)系的 Huiming Wang，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所，陜西省紡織研究院有限公司的侯林和許燕燕對這項研究做出了貢獻(xiàn)。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家紡織視覺基礎(chǔ)研究計劃、咸陽市科技局重點研發(fā)計劃、陜西省重點研發(fā)計劃、陜西省自然科學(xué)基金和陜西省教育廳科研項目。
摘自《The Graphene Council》網(wǎng)站
