警火同生——火灾早期预警新模型

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在各类灾害中,火灾是最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害。据国家火灾事故统计数据显示,2023年全国共发生火灾事故10,543起,造成379人死亡795人受伤,直接财产损失达30.1亿元。与2022年相比,火灾事故起数、死亡人数、受伤人数分别下降了5.6%、8.2%和7.1%,直接财产损失上升了4.2%。随着城市化和工业化的加速发展,火灾风险日益突出,寻求更有效的火灾预警方法对保护人民生命财产安全有着重大意义! 常见的火灾探测系统组件有烟雾探测器和红外探测器,但都存在一些缺陷。烟雾探测器只有在产生大量烟雾时才会触发警报,无法检测出明火,并且不能在室外使用;红外探测器容易受到热源的影响,且在烟雾存在条件下的探测能力有限。 我团队自主设计聚乳酸复合薄膜传感器(IFR-PLA@GO),能够即时检测到火焰,在物品燃烧初期提供早期预警信号。薄膜传感器对火灾的响应速度快,约为10 s。在8.5-12.4GHz范围内,IFRPLA@GO的EMISE大于20 dB,具有良好的电磁干扰屏蔽效果。经实验测试,IFR-PLA@GO薄膜由于含有氧化石墨烯(GO)和功能填料(PP-Fe,团队以可再生资源为原料自主设计)而获得了良好的电磁干扰屏蔽性能。与PLA@GO膜相比,IFR-PLA@GO膜的危险报警时间缩短了33.3%,持续时间增加了50.0%。即IFR-PLA@GO膜对火焰攻击的响应行为比PLA@GO膜更灵敏。聚乳酸纳米复合材料中分散良好的PP-Fe纳米片可以相互连接,形成互穿的网状结构。与PLA@GO和IFR-PLA薄膜相比,IFR-PLA@GO薄膜具有更好的火灾警觉性。IFR-PLA@GO薄膜成本低,是大规模应用的理想选择,用一种简单的方法解决了当前昂贵的火灾警报传感器的挑战。