未能及早控制火情会导致火势迅速蔓延，对生命和财产安全构成严重威胁，尤其是在难以发现且火势迅速升级的密闭空间内。现有的灭火剂普遍存在污染和效率低下的问题，难以满足密闭空间火灾防控的特殊需求。因此，开发出既环保又高效，且适用于封闭环境的灭火材料显得尤为迫切。
近期，中国科学技术大学朱志强副教授、黄芳胜副研究员等利用微流控技术，开发了一种创新的细水雾微胶囊，为密闭空间的火灾防控提供了一种新的解决方案。相关研究以“Enhancing fire suppression in restricted spaces with fine water mist microcapsules”为题目，发表在期刊《Chemical Engineering Journal》上。
本文要点：
1、本研究利用微流控技术开发了一种创新的细水雾微胶囊，具有均匀的粒径、高包封效率和优异的热稳定性。
2、这些微胶囊通过热触发释放高强度水雾，可在不到1毫秒内迅速灭火，并实现灭火剂剂量、方向和分散范围的精准控制。
3、此外，微胶囊被制成二维热响应灭火贴，拓展了其在封闭环境早期火灾防护中的应用潜力。
4、这种环保、高效、低成本的灭火微胶囊为细水雾技术研究和火灾安全策略的改进提供了重要支持。
使用细水雾微胶囊进行灭火具有以下优势：
1、高效灭火：微胶囊通过热触发释放高强度细水雾，可在不到1毫秒内迅速扑灭火焰，灭火效率极高。
2、精准控制：微胶囊具有可控的形态和粒径设计，可实现灭火剂剂量、方向和分散范围的精确调节，适用于密闭空间的火灾防控。
3、高稳定性：微胶囊具有良好的热稳定性和环境适应性，能够在多种条件下保持有效性，确保灭火效果。
4、环保性：细水雾微胶囊使用的灭火剂主要是水，环保且无污染，相较于传统的灭火剂（如卤代烃）更为安全。
5、易于集成：细水雾微胶囊可制成二维热响应灭火贴片，便于在特定区域进行智能化火灾防护，扩展了其应用潜力。
6、低成本：这种新型灭火材料具有较低的生产成本，便于推广应用。
综上，细水雾微胶囊在灭火效率、精准性、适用性和环保性方面表现出显著优势，特别适合密闭空间的火灾防控需求。
微胶囊通过热触发机制释放灭火剂，其具体作用机制如下：
1、热刺激：当微胶囊受到高温（通常在130°C以上）的刺激时，内部的水溶液迅速发生相变，产生大量气体。
2、压力增加：随着温度的升高，内部蒸汽压力迅速增加，导致微胶囊膨胀。
3、壳体破裂：当内部压力超过微胶囊壳体的承受能力时，壳体会变得不稳定并最终破裂。
4、细水雾释放：微胶囊破裂后，内部的气液混合物以细水雾的形式迅速释放出来。这一过程通常在不到0.2毫秒内完成。
5、灭火效果：释放出的细水雾能够有效吸收热量，降低火焰温度，同时通过置换氧气来抑制燃烧，从而迅速扑灭火焰。
图1.细水雾灭火微胶囊的原理与开发。
图2.通过流量参数调节调控微胶囊形态。
图3.采用高速摄像机捕捉细水雾微胶囊的热响应和微爆炸动力学。
图4.通过改变粘合剂的厚度来调节细水雾微胶囊的释放范围。
图5.采用高速摄像机捕捉细水雾微胶囊扑灭蜡烛火灾的过程。
图6.热响应性灭火贴片的制备和应用。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158422
