东华大学研制出声波灭火器

  说到灭火器,人们脑补的大多是红色铁罐这个“熟面孔”。然而在日前举行的第19届中国国际工业博览会高校展区,东华大学师生团队展示的一款声波灭火器让人大开眼界。

  一个直径14厘米的荧光绿腔体对准直径40厘米的火盆,轻按电源开关,便会发出低频声波,在1~2秒内迅速熄灭火源,这就是东华大学师生团队设计研发的声波灭火器。

  据悉,这一利用声音能量进行物理灭火的新型灭火设备前不久刚刚摘得第三届“互联网+”大学生创新创业全国总决赛铜奖,并且申请了国家发明专利,目前已经进入产品初试阶段。

  “它改变了传统的灭火理念。”东华大学信息学院火灾研究所所长官洪运告诉《中国科学报》记者,这款声波灭火器主要由基于3D打印技术的伸缩式声腔、声波发生器和功率放大器三部分组成,采用锂电池供电,清洁无污染,不会在灭火时和灭火后造成任何环境污染和破坏,对人体也没有影响,和以干粉、泡沫、二氧化碳等为介质的传统灭火器相比,优势十分明显。

  “声音能灭火吗?”在实验中,首次捕捉到燃烧有声音的官洪运在一次研究生组会上向同学们抛出了这个问题。通过讨论,大家很快分析出利用低频声波能量能够破坏火焰稳定性的初步判断。随后,信息学院2014级研究生路昊当起了挑战项目的“小队长”,他也是这款声波灭火器的发明人。

  随后,路昊从信息、机械、化工生物和理学院召集到多名研究生组成跨学科研究团队。从摸透声音灭火的理论机理到设计模型、实验方案等,在官洪运的带领下,十几位成员从起初试验灭蜡烛、酒精灯的火焰到灭汽油燃烧的火焰,声波灭火器的各项性能在研究过程中不断被完善优化,最终达到用声波进行物理灭火的预期效果。

  官洪运说,声波可通过自身机械能产生振动,改变火焰所在区域的空气压力和温度,进而降低可燃物周围的氧气浓度、空气压力和反应物温度,通过循环的机械运动持续抑制火焰燃烧,打破燃烧链式反应,最终实现灭火。

  与传统化学灭火器相比,声波灭火器“与声俱来”的优点着实可圈可点。环保方面尤为值得一提,其使用过程无须灭火介质,只要有空气就能形成声腔振动开始工作,灭火过程不会造成二次污染。此外,作为全电子结构设计的灭火器,不仅操作简易,且使用寿命被大大延长,平均成本很低。2公斤重的轻便身材,让它的使用和存放都变得更为简便安全,也为今后走入人们的日常生活作好了准备。而且,由于重量轻,声波灭火器便于消防机器人、消防无人机等携带,市场应用前景广阔。