消防員滅火防護服研發現狀與發展趨勢研究

周鴻鑫，王子超，鄭慧慧，金益初，據振宇

摘要：滅火防護服是消防員進行消防救援的重要防護裝備，可有效保護消防員的生命安全，提高消防救援人員的戰斗能力。消防員滅火防護服研究主要是為了增強滅火防護服的熱防護性能，以提高消防員滅火防護服在消防救援過程中的安全性和有效性。本文通過對消防員滅火防護服研發現狀進行研究，探討了消防員滅火防護服的性能要求，分析了消防員滅火防護服的發展趨勢。

關鍵詞：消防員；滅火防護服；研發現狀；發展趨勢

引言

近年來，隨著社會經濟的發展，火災事故的發生率逐年上升，給人民群眾造成了嚴重的財產損失和生命威脅。為了最大限度保障人民群眾的生命財產安全，各消防部門開始加強對消防裝備的研發與改進，而滅火防護服作為消防員最基本的安全裝備，其性能直接影響到消防人員的生命安全。通過對國內外消防滅火防護服的研發現狀進行分析，并結合消防員滅火防護服的使用現狀和發展趨勢進行研究，旨在為提高我國消防員滅火防護服的質量和性能提供依據，以減少火災事故造成的損失，保障人民群眾生命財產安全，同時也為今后消防員滅火防護服的研發提供參考。

一、消防員滅火防護服研發現狀

（一）國外消防員滅火防護服研發現狀

國外消防員滅火防護服研發表現出技術持續創新和性能逐步優化的特點，但同時也面臨著一系列研發困境和挑戰。在材料選擇方面，雖然采用高性能纖維和特殊合成材料確保了防護服具備優良的防火、耐熱、防化學腐蝕和機械保護等性能，新型材料如阿拉米德和PTFE膜等也提升了防護服的輕便和耐用性，然而這些高端材料的成本相對較高，不僅提高了防護服的價格，也限制了其在發展中國家的廣泛推廣和應用。同時，這些新型材料的生產過程有時也可能對環境造成影響。在結構設計方面，盡管國外防護服著重人體工學和模塊化設計，以適應不同環境和任務，集成的電子信息設備能實時監測使用者狀態和環境條件，但人體工學設計需要考慮使用者體型和需求的多樣性，增加了定制的復雜性和成本。而電子設備集成也使防護服的使用變得更為復雜，需要解決電源和信號穩定性等技術問題。此外，雖然研發團隊正在探索開發多功能和可重復使用的防護服，意在拓寬防護服的應用范圍和延長使用壽命，但這也帶來了更高的設計和制造難度，需要長時間研發和測試，以確保產品的可靠性和安全性[1]。

（二）國內消防員滅火防護服研發現狀

國內消防員滅火防護服研發現狀總體呈現穩步發展態勢，同時也不乏一些挑戰和困境。近年來，我國在高性能纖維和特種合成材料的研發方面取得了顯著進展，為生產具有優異防火、耐熱、防化及防切割性能的防護服奠定了堅實基礎。然而，國內部分產品在材料的均勻性和穩定性方面尚需加強，以更好保證防護服在極端條件下的可靠性和耐用性。此外，國內防護服產品在設計方面也更注重消防員的實際操作需求和人體工學特點，實現了與國際先進水平的接軌。同時，人體工學設計雖取得了一定進展，但在個性化定制和模塊化設計方面仍有提升空間，以滿足不同消防員的個性化需求和不同作業環境的多樣化要求。在集成電子信息技術方面，國內產品已經可以實現實時監測消防員的生理狀態和外部環境條件，但系統穩定性和準確性方面還有待加強，以實現更為精準和可靠的信息傳輸和分析。雖然國內研發團隊也在探索多功能和可重復使用防護服的研發，然而在技術集成和產品認證方面仍面臨一定困難和挑戰。國內消防員滅火防護服研發不斷迎來新的技術和產品，但在材料、設計、電子技術集成和標準認證等方面仍需持續努力和改進，以實現產品的全面優化，并更好滿足未來復雜多變的滅火救援作業環境和高風險安全防護需求。

二、消防員滅火防護服的性能要求

（一）提供卓越防護性能

提供卓越防護性能是消防員滅火防護服的首要和基本要求，決定了消防員在執行滅火和救援任務時的安全和效率。具體來說，這一要求涉及到多個方面的性能指標和技術標準。首先，防護服必須具有優異的防火和耐高溫性能，以保護消防員免受火焰和高溫傷害。這需要選用高性能的防火和耐高溫材料，如阿拉米德纖維和PTFE膜等，同時也要通過特殊的工藝和技術處理，以增強材料的穩定性和耐用性。其次，防護服還需要具有良好的耐腐蝕和防化學品性能，以防止有毒氣體和腐蝕性化學品對消防員造成傷害。這一性能的實現依賴于材料的選擇和表面處理技術，需要保證防護服在暴露于各種化學物質時仍能保持其完整性和功能。此外，防護服還應具有一定的機械保護性能，包括耐切割、耐穿刺和抗沖擊等，以保護消防員在復雜環境中不受物理傷害。這些性能的實現需要綜合考慮材料、結構和工藝等多個因素，通過合理的設計和優化以達到最佳的保護效果。值得注意的是，防護服的各項性能指標應符合相關國家和行業標準，通過嚴格的測試和認證，以保證其在實際使用中的可靠性和有效性[2]。

（二）保障使用者舒適性

消防員在執行滅火任務時往往處于極端高溫、高濕和高強度勞動環境中，舒適性保障不僅直接關系到作業效率，還影響到消防員的身體健康和生命安全。在舒適性方面，首先要考慮防護服的重量問題。輕量化的防護服能夠減輕消防員負擔，使其在滅火和救援過程中能夠更加靈活和迅速移動和操作。這需要采用輕量化材料和優化設計，以實現防護服的整體重量減輕。其次，防護服的透氣性也是舒適性的關鍵因素之一。良好的透氣性能夠有效排出體內產生的熱量和濕氣，減輕消防員的熱應激，提高其作業舒適度。透氣性的實現主要依賴于材料的微觀結構和表面處理，需要通過科學的方法和技術手段進行優化和調整。再次，防護服設計也要充分考慮人體工學和使用者的操作習慣，以實現更好的身體動作效果。這涉及到防護服的剪裁和縫制工藝以及各部分尺寸和形狀設計等問題，都需要進行精細計算和測試。最后，防護服的材料和工藝也要確保其具有良好的吸濕排汗和抗菌防臭性能，以保持消防員的皮膚干爽和舒適。這些舒適性要求的實現是一個系統工程，需要研發團隊進行綜合考慮和協同優化，以達到最佳舒適性和保護性能的平衡和統一。

（三）支持多功能集成

支持多功能集成是消防員滅火防護服發展趨勢的重要指標之一，致力于使防護服不僅僅是單一的防護裝備，更是多功能的綜合系統。第一，考慮到現場通信和協同作業需求，防護服要集成高效可靠的通信設備，確保消防員在作業現場可以實時與指揮中心和同伴保持通信，快速響應和精準執行命令。為實現此目標，防護服的設計要預留和配置通信設備的安裝和使用空間，同時也要保證其在復雜環境下的穩定運作和抗干擾性能。第二，為了更好保障消防員的個人安全，防護服也需要集成各種監測和報警設備，如體溫和心率監測設備、氧氣濃度和有毒氣體檢測設備等，以實時監測消防員的生理狀態和作業環境，及時發現和預警潛在危險和問題。第三，考慮到作業現場的光線和視野條件，防護服還可以集成照明和增強現實（AR）設備，幫助消防員更好識別和判斷現場情況和目標。這些設備的集成需要考慮其重量和體積以及與防護服的整體協調和舒適性。支持多功能集成的要求是防護服研發的重要方向和任務，需要綜合考慮多個設備和功能的集成和協同問題，創新設計和優化防護服的結構和功能，以滿足現代滅火和救援作業的復雜和多樣化需求[3]。

三、消防員滅火防護服研究的發展趨勢

（一）材料科技創新

材料科技創新作為消防員滅火防護服研究的核心發展趨勢，旨在通過探索與采用先進材料，來有效提升防護服的防護性能及舒適度。一是為應對高溫、高濕以及極端作業環境，在材料科技創新的驅動下，當前的研發焦點集中在探索與實現高性能材料的開發及應用方面。其中，阿拉米德纖維和PTFE膜等高性能纖維材料以其獨特的耐高溫、耐磨損、化學穩定性等優良性能，已成為防護服制造的首選材料，從而確保防護服具備出色的防火和耐熱性能。二是為進一步優化這些高性能材料，研發團隊正通過納米技術和表面改性技術的深入研究，旨在提升材料的抗菌、防污性能，以適應更為嚴苛的使用環境和要求，比如加強其抗菌和防污性能。三是在可持續發展和環境保護日益成為全球共識的背景下，環保和可循環利用材料的研發也得到了越來越多的重視和關注。為減小防護服在生產和使用過程中對環境的負面影響，研究者們正在共同探討和研究開發可降解、可回收的環保材料，并積極推廣應用綠色、低碳的生產工藝和技術。通過這些措施，旨在使防護服產品在保護消防員的同時，也兼顧環境保護，實現產品的可持續發展。四是隨著新材料科技的不斷創新，要探索高效、經濟的生產方法，以保證新材料能夠在大規模生產中得以應用，真正實現從實驗室到市場的轉變。此項工作不僅要求深入理解新材料的性質和特征，也需要有跨學科的合作，以確保新材料能與現有的生產技術和工藝完美結合[4]。

（二）智能化集成發展

智能化集成發展為消防員滅火防護服研究指引了一個具體的發展路徑。首先，要關注的是多傳感器系統的集成。通過將環境感知、生理監測等多類型傳感器集成到防護服中，研究者能夠實現對使用者和環境的全方位實時監測，為實時決策提供有力數據支持。在這一過程中，關鍵的研究點包括傳感器的小型化、低功耗化以及高準確度。同時，集成方式也需要考慮到防護服的舒適度和易用性，以保證不影響消防員的正常作業。其次，通信技術的集成和優化。為實現防護服系統與外部系統的無縫銜接，需要在防護服中集成高效可靠的通信模塊。這一模塊應能在復雜的滅火現場環境中保持穩定通信連接，支持高速數據傳輸，并有一定的抗干擾能力。為此，當前的研究方向主要集中在5G、衛星通信和私有網絡等通信技術的應用和優化上。最后，智能算法研發和集成也是關鍵。通過引入先進的數據處理和分析算法，防護服能實現對收集到的數據進行實時分析和處理，及時發現異常情況并發出警告。此外，通過機器學習和人工智能技術，防護服還能學習和優化其對環境和狀態的判斷和反應機制，從而更好服務于消防員的實際作業需求。

（三）個性化定制研究

個性化定制研究主要側重于結合消防員的個體差異和特定作業環境的需求，提供更為精準和合適的防護解決方案。第一，個性化定制研究要考慮消防員的生理特點和作業習慣。這包括但不限于身體尺寸、體能水平、手部和腳部形狀以及作業動作特點等。通過對這些因素的深入分析和理解，研發團隊能夠設計出更為貼合使用者需求和條件的防護服，從而提高其在實際應用中的舒適性和保護效果。第二，針對不同滅火環境和任務特點，個性化定制研究還需提供多樣化的功能和配置選項。例如，對于在森林火災和高層建筑火災中作業的消防員，其防護服的材料和設計需求是不同的。通過引入模塊化和可配置的設計理念，防護服能夠根據不同任務需求進行快速和方便的調整和配置，從而實現對多種作業環境和條件的有效適應。第三，在技術實現方面，個性化定制研究主要依賴于先進的數據收集和分析技術、三維建模和打印技術以及智能制造技術等。通過這些技術的綜合應用，研發團隊能夠實現對消防員需求和條件的精準捕捉以及對定制化防護服的高效生產和供應。這不僅要求研發團隊具備跨學科的知識和技能，還需要與相關企業和研究機構進行深入合作和交流[5]。

結語

消防服是消防員最基本的防護裝備，它在保護消防員生命安全方面起著至關重要的作用。隨著社會經濟的發展和社會生活水平的提高，火災事故也隨之增多，這給消防人員造成了嚴重的生命威脅，因此加強消防服的研發與改進就顯得尤為重要。為了進一步提高消防服的性能和質量，更好保護消防員的生命安全，消防部門應加大對消防服研發的投入力度，注重對消防服功能和結構的改進，提高消防服的舒適性和安全性，使其更加符合消防員工作和生活需求。

參考文獻

[1]邱麟杰，劉韋，楊汝晗，等.消防員滅火防護服應用現狀及發展趨勢[J].中國個體防護裝備，2022（05）：51-54.

[2]馬肅.消防員基本防護裝備被裝化保障模式研究[J].今日消防，2023，8（08）：28-30.

[3]李齊垚，陳偉軍，鄒亮.船用滅火防護服裝性能評價研究[J].廣東造船，2021，40（03）：106-109.

[4]徐輊焜，王建偉.氣囊層消防員滅火防護服的設計[J].今日制造與升級，2022（08）：131-133.

[5]胡順強.消防員個人防護裝備優化減負設計[J].中國科技信息，2022（08）：129-130.