高真空环境中的火灾？新研究可改进空间任务安全策略学术资讯

日本丰桥技术科学大学机械工程系的研究人员中村由纪（音译）教授等发现，即使在1%大气压力的条件下，多孔样品也能维持无火焰燃烧（阴燃）。研究人员利用超精细热电偶测试了样品（直径2毫米）在极端条件下的热构造，找到了低压条件下导致火焰熄灭的关键因素。这一研究结果将有助于改进空间探测任务的消防安全策略。

无火焰燃烧（阴燃）是一种极为缓慢的燃烧过程。阴燃时可释放出有毒气体和白烟。它引发的火焰将快速增加火灾导致的损害。在气压降至约标准大气压的三分之一时，火焰燃烧将被有效抑制。然而对无火焰燃烧而言，即便气压降至标准大气压的百分之一，只要周围气体是富氧的，阴燃过程也能得以维持。尽管极端气压条件下的燃烧情况已经被实验所证实，但导致其产生的真实原因却难以言明——由于燃烧强度很弱，传感器的加入将对燃烧产生影响，从而错失真实的热-化学状态。

中村由纪教授的团队迎接了这一挑战。为了保证实验成功，他们对传感器进行了特殊处理，确保其不会对极端条件下的燃烧产生影响。研究人员先在样品上打孔，然后嵌入了一个R型热电偶（约50微米）。通过在精确控制的实验环境下实现稳态燃烧以及近临界条件燃烧，他们得到了可重复的沿轴向一维温度剖面。

论文第一作者、博士生山崎卓野说：“在如此小的脆弱样品上人工植入微型电偶，难度非常大。随后的实验结果为我们深入了解临界条件附近的热状态提供了可能，从而彻底认识灭火机制。即燃烧热首先以辐射方式沿轴线传递，当总压为数十千帕斯卡时，部分传递热通过自然对流进入周围环境。由于总压降低时可抑制对流热损失，因此辐射传递的热量可以留在样品中，避免熄灭。”中村由纪教授认为，在空间任务所处的真空条件下灭火必须非常谨慎，否则阴燃可能导致对航天器机舱的二次损害。

虽然“阴燃”一词已经在业界频繁使用，但实际上没有人知道样品燃烧是如何产生局部热量的。有学者认为表面氧化是热量来源，而不需要考虑气相反应。但中国的一个研究小组最近却发现，气相微热的生成可以维持或促进表面氧化。为进一步挖掘样品在低压下燃烧的原因，另一个美国研究小组将承担通过实验确定气相反应性的挑战。

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编译：雷鑫宇审稿：alone 责编：张梦

期刊来源：《国际燃烧会议论文集》

期刊编号：1540-7489

原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180820094445.htm