试验室里,黄学淋在容量15升的玻璃容器中点燃加有可燃液体的棉絮,火苗瞬间蹿起十几厘米,随后他将玻璃盖板轻轻盖上,不密封,数秒钟后,火被熄灭。
盖板上贴有灭火微胶囊制成的胶片,这些微胶囊其实特别小,每颗直径仅50—200微米。长江日报记者在显微镜下观察这些胶囊,放大40倍后就像一颗颗小小的汤圆。
4月11日,位于武汉经开区的武汉中科先进材料科技有限公司(以下简称“武汉先进院”)中试基地二期项目内,微胶囊中试线上机器轰鸣。
黄学淋是武汉先进院灭火微胶囊项目负责人。灭火微胶囊项目在2024年取得技术突破,并搭建中试线,是专门用于扑灭控制箱、保险库、开关板等小空间发生火灾的一种自主灭火设备,目前已在新能源汽车、电力设备等领域应用。
【研发者说】
武汉先进院灭火微胶囊项目负责人黄学淋:
灭火微胶囊的内部包裹有全氟己酮,这是一种常温下呈现为无色无味透明液体的化合物,因其独特的化学性质而在消防领域崭露头角。
研发团队用“驯服烈马”形容技术突破过程。全氟己酮常温下易挥发,沸点仅49.2℃,传统微流控技术每公斤成本高、产量低,规模化生产困难。我们改用药剂师做药丸的思路——先制作“灭火药水”,再用特殊工艺“裹糖衣”。
在恒温反应釜中,全氟己酮被乳化剂分散成微米级油滴。就像用洗衣粉分解油渍,我们把灭火剂均匀“溶解”在水相中。通过精确控制温度、转速,让壳材在油滴表面逐层沉积,形成厚度仅几微米的防护壳。
每一个防护壳内,全氟己酮灭火剂含量高达85%。这项工艺研发难度很大,仅包覆这一个步骤就耗费整整半年,主要难点有两项:一是全氟己酮沸点低,有强挥发性;二是全氟己酮界面张力较低,在乳化过程中稳定性差。我们从壳材的选型、乳化剂的选型,温度、转速、固化以及后处理工艺都做了反复试验。
最终,我们创造性地采用低温聚合工艺,将生产成本降低至传统技术的1/5。
我们将微胶囊“变形”成多种形态:厚度0.2厘米的柔性贴片可直接贴合物体表面;直径1厘米的灭火绳可随电缆布线;甚至可掺入涂料直接喷涂在配电柜内壁。
每种形态的胶囊粒径、壳厚都经过精密计算,像定制西装般贴合使用场景。
当环境温度升至140℃~180℃,胶囊外壳在内部压力下爆裂,液态全氟己酮接触空气迅速汽化。这个相变过程会吸收大量热量,相当于给火场装了“空调”。汽化后的药剂通过三重作用灭火:首先降低环境温度,其次分解产生的活性物质打断燃烧链式反应,最后形成阻隔膜隔绝氧气。
(长江日报记者徐丹 通讯员汤光磊 整理)
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