有句話叫“水火無(wú)情”，無(wú)論是洪水還是火災(zāi)，它們帶來(lái)的危害都是人體無(wú)法直接承受的。但對(duì)于消防員來(lái)說(shuō)，危險(xiǎn)的火焰正是他們工作中必須要打交道的對(duì)象，因此為了保護(hù)自身，“消防服”這種重要的防護(hù)裝備是絕不可少的。
一件合格的消防避火服，需要在高溫明火條件下確保消防員在施救的8-10min時(shí)間內(nèi)具備穿越火場(chǎng)的能力，并且能夠保持人體皮膚表面溫度低于44℃。為了具備這種能力，消防服一般都會(huì)有多層結(jié)構(gòu)，并且每一層都有屬于它的功效，主要可分為外表層、防水透氣層、隔熱層和舒適層。各層面料名稱及所需特性要求可見下表——顯然，前三層是最為關(guān)鍵的部分。
外表層織物的選擇
防服的外表層是與火和熱直接接觸的一層，它的作用是在不損壞消防服整體防護(hù)功能的前提下抵御外來(lái)的火或熱，即防火、隔熱，因此多使用耐高溫纖維面料制作而成，主要有玄武巖纖維、碳纖維、高硅氧玻璃纖維等。
防水透氣層織物的選擇
防水透氣層緊靠阻燃層織物，起到防水、防止蒸汽和有害化學(xué)物質(zhì)滲透的作用。同時(shí)，消防員在救火時(shí)活動(dòng)量大，出汗多，所以消防服在滿足防水要求的同時(shí)，還必須具有透濕汽性，以使汗液能及時(shí)排出。
MiaoTian，ZhaoliWang等人通過(guò)簡(jiǎn)化的三維立體模型建立起來(lái)的單層和多層的織物模型，研究了在閃火情況下各層及皮膚表面的溫度，發(fā)現(xiàn)在消防服多層織物體系中，防水透氣層是最有效的保護(hù)層。目前防水透氣層多是采用膜+阻燃基布/棉布組織而成，最常見的有PTFE膜、PE膜等等。
隔熱層織物的選擇
隔熱層主要的功能是保溫隔熱，保持消防員自身的溫度阻礙外面高溫對(duì)其傷害，隔熱層對(duì)多層織物的綜合熱防護(hù)性能起著重要的作用。隔熱層多是用耐高溫的纖維經(jīng)針刺工藝針刺而成的針刺氈，常見的有芳綸針刺氈等。
不過(guò)隨著消防服研究的不斷發(fā)展，人們對(duì)消防服功能的要求也在不斷提高，消防服所用的材料也在悄然改變。近年來(lái)，研究人員探索了多種方式以提升材料的隔熱效果，其中以氣凝膠和空心微珠的隔熱效果較為可靠。
氣凝膠隔熱材料
氣凝膠特殊的介孔和微孔結(jié)構(gòu)駐留了更多的空氣，使其具備很小的導(dǎo)熱系數(shù)，在常溫下可以有效地防護(hù)熱輻射，但溫度升高后，其隔熱性能下降，為提升其高溫下的熱防護(hù)性能，通常需加入遮光劑10%。由于該類材料機(jī)械強(qiáng)度較低，一般需加入纖維增強(qiáng)體或以隔熱添加劑的方式整理到織物中。哈爾濱工業(yè)大學(xué)景偉制備的石墨烯海綿擁有99.7%的孔隙率，導(dǎo)熱系數(shù)接近空氣的0.023W/m-K，屬于耐高溫性能優(yōu)越的高效隔熱材料。
空心玻璃微珠隔熱材料
劉欣將低熱膨脹率的鈦酸鋁材料制備成了鈦酸鋁空心微珠，將鈦酸鋁的耐高溫性能與空心微珠的結(jié)構(gòu)的隔熱性能相結(jié)合，得到了性能良好的隔熱保溫材料。靳濤等經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，空心玻璃微珠的粒徑越大，隔熱效果越差。張輝等在涂層中加入不同種類的空心玻璃微珠，對(duì)織物進(jìn)行了涂層整理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，質(zhì)量相同時(shí)，玻璃微珠的直徑越小，復(fù)合織物的熱防護(hù)性能越好。
消防服的功能設(shè)計(jì)一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們研究的熱點(diǎn)，預(yù)計(jì)未來(lái)還會(huì)有更多的新型智能的材料投入使用，如相變材料、氣凝膠材料、形狀記憶合金材料等。通過(guò)人性化的設(shè)計(jì)，將這些材料的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大化，為消防人員提供更好的熱防護(hù)性能必將是消防服的未來(lái)發(fā)展模式。
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