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2024年, 第43卷, 第12期
刊出日期：2024-12-15 上一期   

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消防员灭火防护装备研究进展 刘烨, 王俊胜, 金星, 王宏阳, 鹿超, 陈晓铮, 夏建军 2024 (12):  1636-1645.  摘要 ( 1000 )   在当前自然灾害增多和城市化进程加速的背景下，火灾事故愈发频繁，合理使用灭火防护装备，对于保护一线消防员的人身安全和提高救援效率至关重要。本文综述了过去10余年消防员灭火防护服、消防头盔、灭火防护头套、呼吸防护装备、消防手套和灭火防护靴等灭火防护装备的研究动态，重点介绍了灭火防护服各层面料中新材料的应用以及结构设计上的创新研究。总结分析了现有消防员灭火防护装备厚重、透气性不佳、舒适性差等问题，以及极端环境下防护装备缺乏、装备在智能化、集成化和兼容性等方面存在的不足。最后，从新材料和新技术应用、装备人机工效学、实景模拟评价方法、标准化和退役后循环利用等方面，提出了未来消防员灭火防护装备的全生命周期研究展望。 相关文章 | 计量指标

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消防员个体防护装备工效性评价方法研究进展 李盼盼, 何瑞东, 李颖, 斯阳, 俞建勇 2024 (12):  1646-1657.  摘要 ( 838 )   个体防护装备的工效性是装备-人体-环境间复杂交互作用的结果，对保障消防员生命安全和提高消防员工作效率等方面具有重要意义，其评价技术的重难点在于精确定量分析装备在特定环境下对人体机能和作业表现的影响。而有效定量分析的关键在于准确获取穿戴防护装备后的运动学、动力学及生理学参数。近年来，随着评价技术的发展，在工效学评价领域的研究取得重大进展，尤其在关节活动、平衡能力及生物力学方面。基于上述关键参数，梳理了工效性评价框架，系统地回顾了现有的工效性评价方法，总结并展望了其未来发展趋势。 相关文章 | 计量指标

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消防防护手套关键性能评价技术的研究进展 于东兴, 李志昕, 霍明帅, 夏建军 2024 (12):  1658-1663.  摘要 ( 34 )   为全面评价消防防护手套的热防护性能、抓握力与灵活性等关键性能,定量分析防护手套对手部防护能力和活动能力造成的影响,更好地提升消防防护手套的评价技术,文章综述了近年消防防护手套评价技术的研究进展。通过回顾和分析国内外标准试验方法和相关要求、评价技术的研究进展，总结得出了针对消防防护手套热防护性能、抓握力和灵活性等关键性能的主要技术进展，梳理了目前仍需解决的防护手套评价技术的难点问题，明确了未来研究方向，以促进下一代手部防护装备的开发，为我国消防装备领域消防手套评价技术提供指导。 相关文章 | 计量指标

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运动生物力学用于消防员防护装备性能评估的研究进展 符海雨, 王宏阳, 李婷婷, 陈晓铮, 金星, 王俊胜 2024 (12):  1664-1669.  摘要 ( 56 )   穿戴个人防护装备是保障消防救援人员安全作业的重要手段，其人机工效学评价也已成为国内外研究热点。本文分别从生物力学评测技术现状及优缺点、防护装备适体化应用两方面，阐述运动生物力学用于消防员防护装备性能评估的研究现状。系统分析了压力传感、表面肌电、动作捕捉技术用于躯干、手部、足部、头部等防护装备性能评估的研究现状。不同作业环境、人体体型等都会影响消防员防护装备的性能评估，未来研究需进一步挖掘各指标间的关系，模拟真实工况条件，全面揭示影响防护装备性能的关键机制，为进一步增强防护装备适体化提供参考。 相关文章 | 计量指标

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干式水域救援服的研究与发展 杨玲, 徐缓缓, 刘长琦, 朱艳艳 2024 (12):  1670-1674.  摘要 ( 41 )   综述了干式水域救援服的发展现状，重点从材料选择、结构设计及其实际应用角度进行探讨。结合应用场景和人体工效学原则，对防水透湿复合面料、补强材料等关键材料的应用现状进行分析，并探究了结构设计对干式水域救援服的安全性、功能性以及舒适性的影响。展望了干式水域救援服未来在材料创新、设计优化等方面的进一步突破及其广阔应用前景。 相关文章 | 计量指标

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个体降温装备研究现状与展望 严庆帅, 江潇蒙, 沈华, 徐广标 2024 (12):  1675-1682.  摘要 ( 32 )   为了提升消防员的生命安全和作战能力，随着高效制冷相关技术研究不断深入，新型个体降温装备层出不穷。本文主要综述了无源型个体降温装备和有源型个体降温装备的分类、基本概念、降温原理以及其在实际应用中的优缺点，并从个体降温装备舒适性量化设计、功能与智能复合和整装量化评估三个方向展望了个体降温装备未来的发展趋势，为个体降温装备的研究和应用提供依据。 相关文章 | 计量指标

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气凝胶在防火和灭火领域的应用研究进展 王伊辰, 李思成, 王学宝 2024 (12):  1683-1689.  摘要 ( 66 )   气凝胶是一种新型的纳米多孔轻质固体材料，具有优异的隔热性能和吸附性能，在国民经济的多个领域展现出广阔的应用前景。本文首先简述了气凝胶的隔热机理和吸附机理，然后重点从防火保温材料、防火隔热材料、气凝胶灭火剂3个方面系统梳理了近年来气凝胶在防火和灭火领域的应用研究进展。并指出了气凝胶在防火和灭火领域应用存在的问题，如制备成本高、有机溶剂用量大和力学性能不佳等，并对未来气凝胶在防火和灭火领域应用研究的发展方向进行展望。 相关文章 | 计量指标

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用于热衰竭预警的汗液传感织物制备与研究 李明, 宫大鹏, 王航, 田明伟 2024 (12):  1690-1694.  摘要 ( 770 )   热衰竭是消防员常见的一种病症，主要表现为人体体液和电解质的大量丢失，导致周围血管循环机能衰竭，进而危及生命。本文设计了一种基于汗液分析的多通道电化学传感织物，研究了pH、钠离子、钾离子3种传感纤维的制备方法，分析了其对汗液成分的传感性能。结果表明，基于纤维材料的pH、钠离子、钾离子传感器均表现出良好的灵敏度、线性度及抗干扰性。其中，pH传感纤维的灵敏度为53.33 mV.pH-1，钠离子传感纤维的灵敏度为30.83 mV.dec-1，钾离子传感纤维的灵敏度为38.58 mV.dec-1，为预防消防员热衰竭提供了有效保证。 相关文章 | 计量指标

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高等级化学防护服面料用水刺聚酰亚胺无纺布制备及性能 李君美, 班德茂, 沈华, 刘丽芳 2024 (12):  1695-1700.  摘要 ( 37 )   以聚酰亚胺短纤为原料，采用水刺工艺制备无纺布，以期用作高等级化学防护服面料骨架层。采用扫描电镜、电子织物强力机、织物阻燃性能测试仪等，研究单位面积质量对无纺布微观结构、断裂强力、化学稳定性能和阻燃性能等的影响。结果表明：单位面积质量为100 g/m2的无纺布具有较好的综合性能，其纵向断裂强力为448 N，横向断裂强力为102 N；具有优异的耐高温/低温性能；无续燃和阴燃现象、无熔滴滴落，纵向和横向的损毁长度均小于2 mm，具有优异的阻燃性能；经30%盐酸、40%硝酸、20%氢氧化钠浸泡处理后，仍具有良好的力学性能。综上所述，采用水刺工艺制备聚酰亚胺无纺布作为化学防护服的骨架层具有显著优势。 相关文章 | 计量指标

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集阻燃抗菌于一体的多功能涤棉混纺织物的制备 张丽耀, 宋婉萌, 刘云 2024 (12):  1701-1708.  摘要 ( 41 )   本研究使用胶原蛋白与苯基膦酸进行反应，制备了磷氮协效阻燃剂胶原蛋白/苯基膦酸盐（POC）。使用浸渍烘干法将其整理到涤棉混纺织物（PTCO）上，详细研究了阻燃整理PTCO的微观形貌、热稳定性能、阻燃性能、燃烧行为、力学性能、抗菌性能及阻燃机理等。扫描电子显微镜图片表明POC均匀地沉积在PTCO的表面。空气氛围下PTCO/POC的Rmax降低了20.3%，700 ℃下的残炭由0.6%提升至3.3%。PTCO/POC在垂直燃烧中能够自熄，续燃时间与阴燃时间都为0 s，损毁长度为7.8 cm，LOI值为28.2%。在CCT测试中点燃时间由26 s延长至35 s，最大热释放速率与总热释放分别降低了33.8%和23.6%。此外，PTCO/POC保留了88.1%的断裂强力。PTCO/POC对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到了99.99%。综上所述，PTCO/POC兼具阻燃性能与抗菌性能。 相关文章 | 计量指标

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森林防火服织物的热防护性能及舒适性能影响因素研究 张希文, 樊争科, 金 星, 刘海, 吕欢, 郭晶, 王俊胜 2024 (12):  1709-1713.  摘要 ( 582 )   针对森林防火服织物的热防护性能及舒适性能不足，对不同纤维配比、单位面积质量、单层、双层及涂层织物进行系统性的辐射热防护性能及舒适性研究，并测试了试样的阻燃性能、辐射热防护性能、透湿性能、透气性能、湿阻与热阻。结果表明，森林防火服织物的辐射热防护性能受原材料、织物结构及厚度的影响，双层织物结构因织缩不同，产生的气腔可有效地提升辐射热防护值。双层织物热阻与湿阻大于单层织物，但透气、透湿性能优于单层织物；湿阻、热阻与织物的厚度、气腔大小成正相关；阻燃硅胶涂层能显著提升织物的热防护值，但舒适性差。在轻量化森林防火服织物设计中要注重辐射热防护性能与舒适性能的平衡。 相关文章 | 计量指标

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MXene/芳纶火灾预警气凝胶纤维的制备及性能研究 徐杰, 王丽丽, 邵义伟, 何华玲, 于志财 2024 (12):  1714-1718.  摘要 ( 36 )   为了开发一种柔性的火灾预警功能复合材料，以芳纶纳米纤维作为基材，通过微流控纺丝与冷冻干燥技术，成功制备了MXene/芳纶火灾预警气凝胶纤维。采用扫描电子显微镜、垂直燃烧试验以及火灾预警测试等探究了不同MXene质量分数和PPy聚合前后的表面形貌、热电和热稳定等性能。结果表明：随着MXene含量的增加，复合纤维的导电性和机械性能也提升。当MXene质量分数达到40%时，复合纤维的电导率和机械强度分别可以达到1 372.76 s/m和1.36 MPa；同时基于热电材料特有的塞贝克效应，该火灾预警气凝胶纤维能够在100~300 ℃的温度范围内进行精准的温度传感，还能在无需外接电源的情况下，接触火焰后3.5 s内产生1.89 mV电压，触发预警，为人们提供及时撤离信号。 相关文章 | 计量指标

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消防服外层疏水涂层织物的制备及耐酸碱性能研究 肖阳阳, 石佩玉, 孙冰冰, 王妮 2024 (12):  1719-1725.  摘要 ( 25 )   为了应对应急救援任务时所面对的复杂环境，满足极端场景下特种防护服装疏水、耐酸碱性能日益增长的需求，开发此类功能的织物势在必行。本研究将化学稳定性强的聚四氟乙烯（PTFE）与改性三聚磷酸铝（ATP）均匀混合制备分散良好的PTFE‒ATP耐酸碱剂，通过两步浸渍涂层法将PTFE‒ATP和聚二甲基硅氧烷（PDMS）依次负载到消防服外层织物表面，表征其表面形貌、润湿性能、表面固、液黏附作用、耐酸、耐碱性能、热稳定性能、透气性能、透湿性能等。结果表明：织物表面形成了致密、粗糙的PDMS/PTFE‒ATP涂层，且表现出了优异的疏水性能（接触角为（151.92±1.34）°）、极低的固、液界面附着力和耐酸、耐碱性能（pH为1~14，接触角约为150°），在接触96%浓硫酸（H2SO4）或30%氢氧化钠（NaOH）1 h后未见严重的侵蚀、渗透现象。PDMS/PTFE‒ATP涂层的负载对织物的热稳定性能、透湿性能的影响甚微且改性后织物的透气性能仍能保持甚至优于国内常用的消防服外层织物。可为提高消防服外层织物酸碱侵蚀威胁提供一种较环保、创新且实用的解决方案。 相关文章 | 计量指标

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聚脲/芳纶复合织物阻燃及抗穿刺性能研究 赵运程, 王行雨, 赵斌 2024 (12):  1726-1730.  摘要 ( 23 )   为提高芳纶织物的抗穿刺性能，以自制慢速反应的本征阻燃聚脲为基体对其进行涂敷整理。通过傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪表征了潜伏固化剂及阻燃聚脲化学结构；采用热重分析、垂直燃烧、极限氧指数、偏光显微镜、隐形车衣穿刺测试仪及万能材料试验机，研究了复合织物热稳定性、阻燃性能、微观形貌及抗穿刺性能。结果表明，聚脲/芳纶复合织物表现出易燃性，但随着本征阻燃聚脲基体中含磷多元醇比例增加，芳纶复合织物阻燃性能逐步提高，当含磷多元醇比例达到21%时，聚脲/芳纶复合织物在垂直燃烧测试中自熄，炭长仅为2.1 cm，极限氧指数达到了28.5%，达到了难燃织物的级别。同时，聚脲涂层显著提升了芳纶织物的抗穿刺性能。 相关文章 | 计量指标

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基于灰色系统理论的消防服舒适层面料热湿舒适性评价 祝学薇, 师云龙, 张健, 钱晓明 2024 (12):  1731-1736.  摘要 ( 27 )   为了解和评价消防服舒适层面料的热湿舒适性，并为其设计研发提供参考，对现役消防服常用的6种舒适层面料进行热湿舒适性测试，并运用灰色综合评价和灰色关联分析对6种消防服舒适层面料的综合热湿舒适性进行评价，分析每种因素对舒适性的影响程度。结果显示隆起管状结构，成分为进口原液芳纶＋高性能阻燃纤维，经密375根/10 cm，纬密490根/10 cm，面密度140 g/m2，厚度为1.79 mm的面料热湿舒适性综合性能最好，近优度为0.958，最接近1。面料的8种测试指标中透气性对热湿舒适性的影响最大，8种测试指标对近优度的关联度数值在0.8左右，相差不大。消防服舒适层面料的热湿舒适性主要与织物组织结构、紧密度、厚度及面密度有关。 相关文章 | 计量指标

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降温背心的热舒适性研究 金星, 操凯, 王俊胜, 李亚运, 赵璧, 刘丽芳 2024 (12):  1737-1744.  摘要 ( 30 )   消防员在执行危险化学品事故处置和灭火救援等任务时，长时间穿着密闭防护服或处于高温环境下作业的热负荷较大，甚至可能会出现中暑、热射病等热应激现象。本文选取典型液冷型与蓄冷型降温背心，开展35 ℃炎热环境下穿着气密型化学防护服的人体运动热生理反应试验研究，分析降温服的降温效果以及提高消防救援人员热舒适性方面的有效性。结果表明，与仅穿着化学防护服相比，蓄冷型与液冷型降温背心均可有效降低人体皮肤温度、核心温度、心率等，从而有效改善人体热舒适性，其中液冷型降温背心对热舒适效果改善更优。 相关文章 | 计量指标

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基于环境与生理参数的应急救援人员作业效能评估 杨杰, 王倩, 贺治超, 翁文国 2024 (12):  1745-1752.  摘要 ( 46 )   为了保障应急救援人员生命安全、提升灾害应对能力，开展应急救援人员作业效能评估研究。提出有毒有害气体浓度预测与等级划分模型，通过人体脆弱性模型确定了致死因子、气体浓度、暴露时间的定量关系，利用遗传算法对非线性高斯模型进行源项反算，实现气体浓度分布预测与危险等级划分。建立适用于灾害极端环境的宽温域人体热反应模型、多层织物热传递模型、皮肤烧伤模型，用于模拟典型热生理参数、换热量、皮肤烧伤等参数。建立多源信息融合模型，利用人体生理、心理、认知参数等预测救援人员的作业效能等级。基于环境与生命体征模型，研发应急救援人员作业效能评估与安全预警软件平台，平台具备气体浓度分布、危险等级、人体热反应参数、皮肤烧伤等级与时间、效能等级、安全预警等预测功能。本研究有助于实现个体防护装备从“被动防护”转为“主动防护”，解决应急救援缺乏辅助决策系统和多源信息集成不够的问题，为科学救援提供理论与软件支撑。 相关文章 | 计量指标

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基于拉阻式氨纶弹性传感纱的可传感消防安全绳设计 石洋, 陈镜任, 于沛, 田明伟, 王航, 宫大鹏, 丁杨 2024 (12):  1753-1758.  摘要 ( 29 )   作为消防员防坠落装备核心受力部件的消防安全绳，在使用过程中无法通过目测、触感等检查方式判断其过载、冲坠后是否产生影响绳索强度的塑性变形。采用经过氨纶长丝包缠涂敷工艺，将具有高弹性及良好的应变电感特性的拉阻式氨纶传感纱置于安全绳内部，与绳索同步受力变形，可实现应力传输。使用万能拉力测试仪和电阻采集装置对可传感消防安全绳的电阻响应性和线性度进行测试。试验结果表明，传感纱在弹性形变范围内，应力-应变-电阻信号呈线性输出。传感纱能够积极响应外加拉力载荷，线性度为0.988 56。在多次拉伸循环中，传感纱稳定性好。未来可在实践中帮助消防员判定载荷情况，简化救援评估计算。 相关文章 | 计量指标

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正压式消防空气呼吸器轻质Ⅲ型缠绕复合气瓶的研制 周凯, 黄焕伟, 林永佳, 施樑 2024 (12):  1759-1765.  摘要 ( 565 )   正压式消防空气呼吸器的整机质量过大会对消防员形成极大的体能消耗，造成实际呼吸保护时间大幅缩短，不仅严重影响消防救援作业效能，还可能为消防员的人身安全埋下重要安全隐患。本文介绍了一种正压式消防空气呼吸器用轻质Ⅲ型缠绕复合气瓶的研制过程及关键技术。通过优化气瓶结构，采用高强度新材料等方式，实现瓶体质量比同类产品降低22.3%，并且瓶体承载能力和安全性均有显著提升，可明显减轻消防员生理负担，延长呼吸器的呼吸防护时间。 相关文章 | 计量指标

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基于图像识别的灭火防护服液密性能试验研究 赵稼轩, 宋舆涵, 刘小勇 2024 (12):  1766-1771.  摘要 ( 29 )   为保障危险化学品事故特种消防救援人员安全，本文运用整装喷淋试验平台，选取消防队伍广泛配备的2套不同品牌化学防护服、1套传统灭火防护服、1套新型灭火防护服，开展平行重复试验。分别使用传统网格统计法和图像识别方法计算染色区域面积，运用面料液密性试验平台研究不同喷射压力、不同喷射时间对灭火防护服液密性能的影响。结果表明：图像识别方法与传统网格统计法测得的平均染色面积相对误差率小于10%，验证了该方法在此领域具有准确性、可行性。传统灭火防护服面料随着喷射时间、喷射压力的增加，染色区域面积增大；而新型消防面料在相同条件下染色面积更小。新型灭火防护服面料采用内侧复合双组份PTFE膜、外层涂布硅橡胶涂层的复合芳纶梭织布，相比于传统灭火防护服面料，增加了复合膜材料和硅橡胶涂层，抗液体穿透能力更强。 相关文章 | 计量指标

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基于SVM-DS融合算法的消防员效能评估方法 关爱科, 杨杰 2024 (12):  1772-1777.  摘要 ( 46 )   为了准确量化消防救援环境下消防员效能、保障消防员生命安全，本文通过支持向量机（SVM）后验概率转化对算法进行改进，提出一种基于SVM与Dempster-Shafer（DS）融合的效能评估方法。首先提取消防员的生理、心理特征参数；其次对特征参数进行SVM分类与回归预测；然后将预测结果通过后验概率转化为DS证据的基本概率分配；最后根据DS证据理论对消防员效能进行实时评估。结果表明，SVM回归预测效能参数心率的均方误差为0.002，决定系数为0.95，预测效果优于BP神经网络。SVM-DS融合算法评估效能的平均绝对误差为10.65%，可较好地实现消防员效能实时评估。本文所提出的算法能够有效地量化效能并实时进行评估，为开发预警系统、确定最大安全工作时间，以及实现科学救援和提升灾害应对能力提供理论基础数据。 相关文章 | 计量指标

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高温、噪声环境下着装人体生理状态安全水平评价 何榴, 李健, 李俊 2024 (12):  1778-1783.  摘要 ( 47 )   在灭火救援行动中，消防员需穿着厚重的消防服并面对高温、噪声等复杂作业环境，量化人体生理状态安全水平是确保人员安全的必要前提。本研究通过人体生理试验方法，设计4种高温噪声工况，测量核心温度、皮肤温度等6个生理指标。引入模糊综合评价法，根据试验结果采用因子分析，筛选出3个关键生理指标（皮肤温度、心率和收缩压），采用熵权法确定权重，最终量化评估人体生理状态的安全水平。经过熵权法计算，心率（44.774%）和平均皮肤温度（35.976%）的权重较大。单一环境因素影响下，高温的影响比噪声更显著。高温、噪声的联合作用对着装人体的影响比单一环境影响更显著。 相关文章 | 计量指标