消防科学与技术

国内外泡沫灭火剂研究现状与趋势展望

包志明, 陈旸, 靖立帅, 赵婷婷, 柯鑫, 张宪忠

2026 (7): 1-12.

摘要 ( 547 )

PDF(908KB) ( 95 )

随着消防安全需求升级与环保意识增强，泡沫灭火剂作为易燃可燃液体及固体火灾扑救的关键材料，其性能优化与绿色发展成为行业焦点。本文系统回顾了国内外泡沫灭火剂的发展历程，重点梳理了当前新型泡沫灭火剂产品的研发进展，对泡沫灭火剂基础理论进行了深入分析，并展望了泡沫灭火剂环保化、高效化、智能化的未来发展趋势。

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化学气体灭火剂性能参数与分子结构构效关系的研究进展

张肖, 周晓猛

2026 (7): 13-21.

摘要 ( 400 )

PDF(784KB) ( 57 )

针对清洁高效化学气体灭火剂需满足的环境友好、灭火高效、存储稳定、安全低毒等性能要求，本文详细总结新型气体灭火剂应用性能参数的快速评测方法，深入分析化学气体灭火剂分子结构对其应用性能的影响规律，探讨分子结构与应用性能间的定量构效关系、气体灭火剂关键性能参数预测方法和分子优选技术，从而实现大量潜在灭火剂快速靶向优选，指导具有市场应用潜力的新型化学气体灭火剂的高效研发。

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压缩空气泡沫的流变特性及其在管道中流动的压降预测模型

李欢, 余潇阳, 宗若雯, 陆守香

2026 (7): 22-29.

摘要 ( 45 )

PDF(1276KB) ( 57 )

本文研究了聚合物添加对压缩空气泡沫流变性能和水平管道泡沫压降特性的影响。研究结果表明，聚合物的种类和浓度变化会显著改变发泡溶液的黏度。在相同聚合物浓度下，与羧甲基纤维素钠（CMC）相比，黄原胶（XG）发泡溶液的非牛顿特性更加明显，这与XG分子链内部更强的相互作用有关。此外，发现聚合物的种类和浓度显著影响产生的泡沫流变学性质，随着聚合物浓度的增加，泡沫的稠度系数呈增加趋势，而流变指数呈减小趋势。基于流变学试验结果，本文综合考虑了泡沫与壁面之间的摩擦因子、气核和泡沫层对流体的卷吸作用，建立了压缩空气泡沫环状泡沫流的压降预测模型。模型预测的环状泡沫流压降与试验值的误差在25%以内，表明该理论模型具有较好的预测效果。

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高效复合型泡沫灭火剂的研制与性能研究

奚志林, 王熙康, 钱凯

2026 (7): 30-36.

摘要 ( 38 )

PDF(2255KB) ( 46 )

为优化传统泡沫灭火剂的灭火效率，本研究以AES、SLES、SDS和BS-12四种表面活性剂为原料复配合成了一种高效环保的新型泡沫灭火剂。首先采用泡沫分析法和液滴轮廓分析法对中间体及产物进行系统表征，通过设计4因素3水平正交试验优化配比，确定最佳复配方案，随后通过分子动力学模拟研究其复配产生的协同作用。结果表明，4种表面活性剂分子间存在显著的协同效应，这种相互作用显著提升了混合体系的表面活性。利用荧光谱试验测得复配体系的临界胶束浓度为0.16%，表面张力为28.24 mN/m，性能明显优于单表面活性剂。随后加入稳泡剂（黄原胶、海藻酸钠）、助溶剂（尿素、丙二醇、甘油）等制成泡沫浓缩液。利用该配方使用双注射器技术制取灭火泡沫并进行测试，测试结果显示，25%析液时间达到274 s，黏度为25 mm2/s。最后在通风良好的环境下进行灭火试验，灭火时间仅需18 s，符合国家标准要求。

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碳硅协同增效机制下新型无氟泡沫灭火剂的构筑与优化

曹玉杰, 毕海普, 王清硕, 潘煜

2026 (7): 37-44.

摘要 ( 26 )

PDF(1423KB) ( 30 )

本文充分利用碳氢表面活剂优异的发泡性能和有机硅表面活剂出色的铺展效果，在碳硅协同增效导向下，提出一种由α-烯基磺酸钠（AOS）与聚醚改性七甲基三硅氧烷（SILWET L-77）复配、以黄原胶（XG）为关键组分组成的新型阴离子型无氟泡沫灭火剂，进一步开展了泡沫配方设计、泡沫性能测试以及灭火试验。测试结果表明，最佳配方为AOS质量分数2.75%、SILWET L-77质量分数1%、XG质量分数0.275%；宽温域测试（20~80 ℃）表明，泡沫黏度与表面张力随温度增加呈指数衰减规律（R²>0.98）；在0.25 m2标准油盘灭火试验中，新型无氟泡沫灭火剂的平均发泡倍数为6.1，平均90%控火时间为34.3 s，平均灭火时间为82 s，平均抗烧时间为401 s，监测点处平均最大降温速度为-8.67 ℃/s。研究结果可为新型无氟泡沫灭火剂的配方设计及性能优化提供参考。

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泡沫灭火剂热防护性能提升方法研究

柯鑫, 张宪忠, 包志明, 赵婷婷

2026 (7): 45-52.

摘要 ( 22 )

PDF(1932KB) ( 12 )

研究了添加凝胶法和反应成胶法提升泡沫热防护性能的效果，考察了凝胶添加剂以及胶凝剂和交联剂的用量对泡沫热防护性能的影响。试验结果表明，在15 kW/m2的热辐射强度下，利用添加凝胶法加入1.4%的黄原胶，可以使常规水成膜泡沫的热防护时间从248 s提升到335 s，热防护性能提高了35.1%；而利用反应成胶法得到的凝胶泡沫具有更好的热防护性能，当瓜尔胶用量1.0%、交联剂用量1.0%时，热防护时间可以显著提升到888.5 s，热防护性能提高了258.3%。试验发现，凝胶泡沫在水分蒸干后会形成一层膨胀的固体膜，继续发挥一定热防护作用。反应成胶法不仅提升了泡沫液膜的稳定性，还增强了泡沫在自身水分蒸干后的防护能力，显著延长了泡沫的热防护时间。

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纳米颗粒和聚合物复配体系对无氟泡沫流变行为的影响

李龙, 邢真强, 张福成, 王琳淇, 王宝富

2026 (7): 53-61.

摘要 ( 18 )

PDF(3285KB) ( 36 )

为开发高稳定性无氟泡沫灭火剂，本文以非离子有机硅表面活性剂（LS-408L）与两性离子碳氢表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）为基础体系，引入非离子水溶性聚合物瓜尔胶（GG，0.2%）与亲水性气相二氧化硅（SiO₂，1.5%）纳米颗粒作为稳泡改性剂，构建4组无氟泡沫混合体系。系统表征了各体系混合液的表面张力和电导率，分析了泡沫稳定性，并重点探究了25～75 ℃热作用下泡沫混合液及泡沫相的流变行为演变规律。结果表明：单一GG或SiO₂的引入均使LS-408L/BS-12体系的表面张力与电导率升高，而二者复配时表现为表面张力降低、电导率持续升高的协同效应；GG和 SiO₂可延缓泡沫析液进程，二者复配表现出最优稳泡效能；4组泡沫混合液均表现出典型的剪切稀化非牛顿流体特性，含SiO₂的体系呈现黏弹性固体特征并有较高的屈服极限，无SiO₂体系则表现为黏弹性流体；改性无氟泡沫在黏弹性模量交叉点前呈弹性响应，交叉点后转为黏性响应，温度升高会使泡沫黏弹性模量整体降低，复配体系仍保持最优的热流变稳定性，在最高温度75 ℃下仍保持良好的抗剪切能力，在线性黏弹区内，A-3#的复变模量为16.6 Pa，是4组体系中最高的。明确了GG与SiO₂复配对无氟泡沫热流变行为的协同调控机制，以较低的SiO₂浓度实现更好的稳泡能力，为高稳定性无氟泡沫灭火剂组分优化与配方设计提供试验依据与理论支撑。

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环保经济型训练测试用泡沫液的研制及应用

张宪忠, 赵婷婷, 包志明, 胡成

2026 (7): 62-67.

摘要 ( 25 )

PDF(2021KB) ( 18 )

针对消防救援队伍在日常训练、装备测试等非灭火救援场景中缺乏可用的训练测试用泡沫液的现实问题，开展了可满足人员训练和装备测试要求的环保经济型训练测试用泡沫液的研制和性能评估。结果表明，该产品在标准测试条件下的发泡倍数为8~9倍，25%析液时间为4~5 min，能够准确模拟灭火用泡沫灭火剂的泡沫特征。泡沫枪、泡沫炮等典型施放装备的应用测试结果也与灭火用泡沫灭火剂接近，进一步验证了该产品的可靠性。同时，该产品不含PFAS类持久性有机污染物及其他有害组分，28天生物降解率>99%，对斑马鱼的96 h LC50值大于3 000 mg/L，具有优异的环保性能，可显著降低使用后造成的环境风险。

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全氟己酮与2-BTP复配灭火产生氟化氢影响机制研究

郑斌, 朱思敏, 王飞

2026 (7): 68-72.

摘要 ( 24 )

PDF(2045KB) ( 33 )

为探究全氟己酮与2-溴-3,3,3-三氟丙烯（2-BTP）混合药剂对氟化氢生成的抑制效果，本研究搭建了基于杯式燃烧器的试验平台，通过测定氟化氢的生成量，考察不同混合比例对氟化氢产生量的抑制规律。结合量子化学计算与蒙特卡罗模拟，分析全氟己酮的热解路径及各混合比例下氟化氢的生成行为。结果表明，当2-BTP的体积分数为25%～30%时，对氟化氢生成的抑制效果最为显著。由于与羧基相连的C—C键断裂能垒较低，全氟己酮易发生热解；在全氟己酮与2-BTP比例为2∶1时，体系对氟化氢的生成展现出最佳的抑制效果。

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全氟己酮复合灭火剂的锂电池热失控抑制性能及机理研究

高诗贺, 张肖, 周晓猛

2026 (7): 73-80.

摘要 ( 37 )

PDF(2559KB) ( 18 )

针对全氟己酮在抑制锂电池热失控过程中瞬时冷却能力不足、二次升温等问题，本文基于热失控传播特性与分子间相互作用理论，设计了全氟己酮（Novec 1230）与R236fa、R227ea、R116 3种含氟气体的复合体系，开展了18650型锂电池热失控的复合灭火剂抑制试验。结果表明，3种复合灭火剂均优于单一全氟己酮，能够有效降低峰值温度并延缓热扩散，其中，Novec 1230/R227ea组合降温速率最高（10.6 ℃/s），后期温度保持稳定，无明显二次升温，综合控温性能最优。进一步基于Gaussian 16软件开展密度泛函理论计算，分析了复合组分间的分子间作用力与结构稳定性。结果显示，Novec 1230/R227ea体系的分子间作用能最高（-33.62 kJ/mol），NCI分析揭示其范德华力作用显著，表明该体系协同效应更强，结构更稳定，能够从微观层面解释其良好的灭火表现。

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不同水基灭火剂对磷酸铁锂电池火灾抑制效果研究

王志, 林杨, 袁狄平, 孙强, 范亚飞

2026 (7): 81-87.

摘要 ( 469 )

PDF(3346KB) ( 18 )

针对磷酸铁锂电池热失控喷射燃烧场景下明火易控制但极易复燃的处置痛点，选取纯水、水成膜泡沫、氟蛋白泡沫、F-500水基添加剂及三相泡沫开展对比试验。记录了规定喷洒过程内明火的熄灭时间及停喷后的复燃特性，并同步分析火焰区与电池表面温度、热释放速率及CO2、CO体积分数的动态响应。结果表明，纯水与水成膜泡沫在喷洒过程内未能完全扑灭明火。氟蛋白泡沫、F-500与三相泡沫可实现明火熄灭，其中三相泡沫灭火时间最短（7.56 s），F-500次之（13.05 s）；氟蛋白泡沫在喷洒过程末期实现熄灭，但停喷后13.27 s发生复燃。温度与燃烧特征分析表明，喷洒阶段的瞬时降温强度不能完全代表整体灭火效能，各灭火剂均可削弱热反馈，但停喷后的回热速率等因素决定了复燃是否发生。综合燃烧强度、冷却过程及防复燃能力评价，三相泡沫的抑制效能最优，F-500次之。研究揭示了不同水基灭火剂在喷射火焰作用下的冷却与阻氧防复燃机制差异，证实了通过构建长效的物理屏障，可有效切断热量再积累。

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SiO₂纳米颗粒强化的凝胶泡沫对煤自燃的抑制特性研究

张运增, 邢真强, 张福成, 王琳淇, 李龙

2026 (7): 88-95.

摘要 ( 23 )

PDF(2118KB) ( 27 )

为提升凝胶泡沫的热稳定性及对煤自燃的抑制效果，本研究以SiO₂纳米颗粒为强化剂，通过泡沫混合液性质表征、起泡性能测试、热稳定性试验及同步热分析试验，系统探究SiO₂纳米颗粒对凝胶泡沫液的影响规律，揭示其强化凝胶泡沫热稳定性的作用机理，并分析改性凝胶泡沫对煤自燃的抑制特性。结果表明：SiO₂纳米颗粒对凝胶泡沫液性质调控作用显著，随其浓度增加，泡沫液表面张力呈先升后降趋势，电导率与黏度则先降后升；SiO₂纳米颗粒会降低凝胶泡沫的起泡性能，且浓度越高，起泡性能衰减越明显；当SiO₂纳米颗粒质量分数为1.5%时，可有效延缓热作用下凝胶泡沫的体积衰减与析液过程，显著提升泡沫的隔热性能，进而增强其热稳定性；1.0%的SiO₂纳米颗粒改性的凝胶泡沫能显著提高煤样的特征温度，有效削弱煤氧化过程的热释放强度，减少热积累，通过物理阻化作用显著抑制煤自燃的低温氧化与受热分解。本研究为强化凝胶泡沫在煤自燃防治领域的应用提供了试验依据与理论支撑。

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隔热材料抑制锂离子电池热失控传播研究

贾德元, 张春强, 周小龙, 王志

2026 (7): 96-103.

摘要 ( 32 )

PDF(2463KB) ( 22 )

通过280 Ah磷酸铁锂电池热失控传播试验，研究了玻璃纤维、超级棉和氧化铝硅胶等多种隔热材料对电池热失控传播的抑制效果。结果表明，所有材料均能延缓热失控传播，其中超级棉（2.3 mm厚）表现最佳，可实现传播阻断，最高隔热效率达74.5%。传热分析表明，超级棉材料的低导热率与多孔结构对热量具有显著的屏蔽作用。相比之下，玻璃纤维与氧化铝硅胶的抑制能力相对较弱。此外，隔热结构虽能阻断热量传播，但也易导致首个热失控电池内部热量积聚加剧，热失控反应更剧烈。

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基于磷钨酸包覆的高镍正极材料综合性能优化

孙卉琪, 蒋军成, 梁晨, 储胜利

2026 (7): 104-111.

摘要 ( 29 )

PDF(1872KB) ( 14 )

LiNixCoyMnzO2（NCM, x+y+z=1）因其低成本和高能量密度被认为是一种极具前景的正极材料。然而，随着Ni含量的增加，材料会出现严重的Li/Ni混排和界面副反应，从而影响其稳定性。本文以高镍三元正极材料LiNi0.90Co0.05Mn0.05O2（NCM90）为研究对象，采用表面包覆技术包覆了不同比例的磷钨酸（Phosphotungstic Acid，PTA），探索提升其性能的有关机理。通过系统的表征、电化学性能测试和热安全性测试，发现PTA涂层能够通过促进Li+扩散和降低电化学阻抗，并且在材料表面形成WO3-Li3PO4复合保护层，有效隔离正极与电解质之间的副反应，同时保持材料的结构完整性，从而显著提高NCM90的电化学性能和热稳定性。其中，质量分数为0.5%PTA-NCM的样品表现最为优异，其比放电容量较原始NCM提高34.58 mAh/g，放热量较原始NCM降低194.56 J/g。研究发现PTA包覆能够有效提升NCM90的电化学性能和热安全性。该研究方法和包覆材料或可应用于其他高镍三元正极材料，为正极的性能优化提供重要的理论依据和实践指导。

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火源影响下地铁隧道列车乘客疏散模型研究

陈娟, 路鹏举, 马剑

2026 (7): 112-118.

摘要 ( 25 )

PDF(1985KB) ( 39 )

当地铁列车因突发紧急事件被迫停于区间隧道时，车厢内的乘客可能需要借助侧向平台进行就地疏散。考虑火源对人员运动行为的影响，引入静态场和火源场，分别描述出口对乘客的吸引作用及火源对乘客的排斥作用，构建了地铁隧道列车火灾场景下人员疏散的元胞自动机模型。基于该模型，研究了列车内火源功率、火源位置、车门启闭状态及疏散方向等因素对侧向平台疏散效率的影响。研究结果表明，与无火灾场景相比，地铁列车火灾场景下的疏散时间普遍延长，且二者差值随疏散人数的增加而增大。随着表征火源强度的参数Kf增大，疏散时间呈现先略微减小后持续增长的趋势，且增长幅度随Kf的增大而加大。当人员向车头单向疏散时，疏散时间随火源位置由列车尾部向中部移动而逐渐增加。关闭距离火源最近的两个车门后，在列车中部起火场景下，疏散时间可减少约40%。此外，列车中部起火时采用双向疏散的疏散时间仅为车头起火时单向疏散时间的1/3。

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城市交通隧道车行横通道兼作人行横通道问题的探讨

陈仁东, 王霞, 刘明高, 周长林

2026 (7): 119-123.

摘要 ( 34 )

PDF(876KB) ( 21 )

针对现行规范中车行横通道兼作人行横通道的争议问题，通过规范对比、功能定位分析及工程实践经验探讨，系统分析不同横通道设置方案的可行性与适用性。首先梳理相关技术规范，指出其在设置方式、防火分隔措施等要求上的差异；继而从防灾设计理念出发，基于人员与车辆疏散救援场景的差异，提出人行、车行横通道应按功能分离设置的结论。研究对比分析了“兼用”“合用”“分离”3种方案的实施效果。结果表明，“兼用”方案虽具备空间可行性，但存在横通道功能定位不清、防火分隔设施可靠性不足等问题；“合用”方案虽采用相邻但有分隔的设置方式，但显著增加结构宽度与建设成本；“分离”方案通过独立设置人行、车行横通道，在疏散效率、烟气控制和运营维护等方面展现出综合优势。研究建议地下道路隧道防灾设计采用人行横通道与车行横通道分离式布局更为合理。

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基于地铁车辆基地运用库热烟试验的排烟量设计研究

于泽阳, 彭磊

2026 (7): 124-131.

摘要 ( 34 )

PDF(5806KB) ( 39 )

采用热烟试验和FDS模拟分析相结合的方法，对比分析了地铁车辆基地运用库内机械排烟系统在2种不同排烟量条件下的烟气温度、烟气蔓延速度和烟气层高度，验证了利用FDS进行烟气模拟研究的可行性和准确性。在此基础上，对运用库内机械排烟系统的排烟量进行优化，并开展足尺列车火灾的FDS烟气模拟研究。研究结果表明，运用库的建筑规模通常较大，净空较高且蓄烟能力好，当库内的单位面积排烟量按不小于20 m³/（h·m²）设计时，即可有效控制烟气层的高度，为人员安全疏散和灭火救援提供有利条件。

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车辆基地上盖开发项目盖板耐火性能试验研究

畅若妮, 刘　涛, 张　茹

2026 (7): 132-139.

摘要 ( 25 )

PDF(5650KB) ( 43 )

针对车辆基地上盖开发项目的特殊防火需求，依据《地铁设计防火标准》中关于楼板耐火极限不低于3.00 h的强制性要求，以某客整所上盖开发项目为例，对其钢筋混凝土盖板开展耐火性能试验研究。设计了3种不同尺寸与跨厚比的钢筋混凝土板试件，采用缩尺缩荷载方法，在标准升温条件下对其承载能力、完整性与隔热性进行了测试。试验结果表明：所有试件在181 min的标准耐火试验中均未发生破坏；其中，双向板试件性能最优，背火面平均温升最高为47.5 ℃，最大挠度值为91.1 mm，远低于规范限值；单向板试件在试验中虽挠度较大（310.3 mm），但变形速率未超限，且背火面单点温升（148.1 ℃）仍符合规范要求。本研究证实，在满足特定设计参数（板厚≥170 mm、保护层厚度35 mm、荷载比约71%）的前提下，该类钢筋混凝土盖板可满足3.00 h的耐火极限要求，其优异性能主要得益于较大板厚、保护层厚度以及双向板中形成的薄膜效应。

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集中控制型消防应急照明和疏散指示系统现场检测装置

马建明, 王宁, 李志昕

2026 (7): 140-145.

摘要 ( 38 )

PDF(1754KB) ( 28 )

如何采取有效的手段评价工程中使用的消防应急照明和疏散指示系统、正确高效地验证系统的健康运行状况，一直是消防现场监督执法队伍亟须解决的问题。针对监督抽查和工程应用中的消防应急照明和疏散指示系统抽样难、送检难等问题，参考产品标准GB 17945—2024、技术标准GB 51309—2018，本文研制了一种消防应急照明和疏散指示系统产品现场检测装置，该装置通过快速检测应急时间、电池容量、表面亮度、照度、应急转换功能、转换时间、设备通信状况等关键技术参数来评估消防应急照明和疏散指示系统运行健康状况，并以记录和报告的方式呈现结果，为系统在项目投入使用的后期维保工作提供参考，可以有效指导消防监督执法。

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消防水枪液压通风排烟效果研究

张彩莉, 李清钜, 王佩

2026 (7): 146-150.

摘要 ( 35 )

PDF(1482KB) ( 47 )

火场排烟对于灭火救援和保障现场人员安全至关重要。液压通风排烟是利用消防水枪喷射出的高速水流卷吸烟气的一种排烟方式，具有灵活性高、无须额外设备等优势，但目前缺乏系统的试验研究和理论支持。本研究聚焦于液压通风排烟技术，采用控制变量法，分别研究水枪到窗口的距离（223~1 437 mm）、开花角度（45°和60°）以及对流情况对排烟效果的影响。利用照度计实时监测烟雾浓度变化，定量评价排烟效率。结果显示，当水枪距窗口667 mm、以不超过窗口面积的最大直径进行射流（即开花角度为60°时），排烟效率最高。试验表明，水枪到窗口的距离、开花角度和对流情况是影响液压通风排烟效果的关键因素，合理优化上述参数可显著提高排烟效率，为火场排烟提供理论支持和实践指导。

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