中國科學技術大學研究人員研發耐火材料 能承受高達 1,500 °C 高溫

中國科學技術大學(USTC)的一位博士研究生最近開發出一種新型防火材料,能夠承受超過 1,500 °C(約 2,732 °F)的高溫。這一溫度遠高於大多數結構火災的溫度,顯示此發現對於改變消防員及其他高熱職業的防護裝備具有潛在的變革性。在中國中央電視台(CCTV)發佈的一段視頻中,該材料被焊接火焰加熱至超過 1,500 °C。視頻中可以看到,研究者將手臂(已被材料保護)放在火焰前方。雖然外部表面出現冒煙現象,但並未著火或讓熱量迅速滲透進去。這一突破性進展得益於USTC的博士生方天成(Dr. Fang Tiancheng)。根據中國媒體報導,方天成在追求這項研究的過程中冒著延遲畢業的風險,最終研發出能在極端高溫下保持完整性的材料。

目前的消防員防護服設計主要用來抵抗短暫的極端高熱,但其仍然存在局限性。在閃燃條件下,當火災完全蔓延並且空間內所有物品均著火時,標準的防護服通常只能保護穿戴者約 18 秒,之後便可能因保護層的熱量滲透而造成二度燒傷。與此相比,新型中國材料的支持者聲稱,它能夠將在熊熊烈火中生存的時間延長至至少 30 分鐘,這對現有設備來說是一大進步。在焊接火焰的演示中,專業焊接火焰的溫度通常可達約 1,500 °C,而大多數家庭和建築火災的燃燒溫度介於 600 °C 和 800 °C(約 1,112 °F 至 1,472 °F)之間。這一極端測試凸顯了該材料的耐熱性能。

儘管CCTV報導中未完全披露該材料的成分細節,但熟悉USTC材料科學研究的分析人士指出,氣凝膠技術和納米纖維複合材料可能是其靈感來源。USTC的實驗室在生物質啟發的氣凝膠方面居於全球領先地位,這種材料具有高度的多孔性和輕量化特性,並擁有卓越的熱絕緣性能。氣凝膠以其極低的熱導率而聞名,並已在多種高熱應用中進行探索,包括建築絕緣和太空服等。過去的研究顯示,將氣凝膠嵌入防護面料中可以顯著降低熱傳導,通常在熱暴露下降低表面溫度數十度,同時相比傳統防護層減輕重量。目前消防裝備中使用的材料如芳綸纖維(例如 Nomex 和 Kevlar)主要集中在減緩火焰擴散,而非提供如此極端的熱屏障。新材料作為更強大屏障的能力,可能標誌著防護設計從延遲轉向阻擋的轉變。

儘管實驗室的演示令人印象深刻,但在這些材料能夠廣泛應用於消防服或工業裝備之前仍然面臨挑戰。其中一個主要挑戰是透氣性悖論。有效阻隔熱量的材料往往會困住濕氣和汗水,可能會增加穿戴者的熱壓力。消防員經常面臨的代謝熱壓力比外部熱量更為嚴重,管理內部體溫對於安全至關重要。耐用性也是一個關注點。先進的塗層或納米技術層在經過多次工業清洗後可能會失去效能,而這是專業裝備經常需要清洗的標準要求。這些現實世界的性能問題凸顯了在可控條件下的突破性性能與在不可預測的高壓環境中實際使用之間的差異。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。