火災(zāi)探測(cè)，需要跨界聯(lián)合

1987年5月6日，一場(chǎng)大火燒掉了大興安嶺北麓林區(qū)101萬公頃的森林，也吞噬了211條生命，讓5萬多人流離失所。

大家還記得前兩年被一首《漠河舞廳》帶火了的極寒小城漠河，以及一位化名張德全的獨(dú)舞老人嗎？他的妻子就在1987年那場(chǎng)大火中遇難的，此后34年，他未再婚。

故事很感人，但如何應(yīng)對(duì)和減少森林火災(zāi)才是社會(huì)需求的關(guān)鍵。

一場(chǎng)大火，催生了國家火災(zāi)研究中心

1987年火災(zāi)后，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)范維澄老師主動(dòng)請(qǐng)纓，手寫申請(qǐng)書，向國家提出要建設(shè)國家火災(zāi)研究中心。1989年，“火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”批準(zhǔn)立項(xiàng)。1990年，在實(shí)驗(yàn)室奠基之時(shí)，還得到了李鵬總理的題詞。火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是中國比較早的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，“邊建設(shè)、邊開放”，到1995年正式通過了國家的驗(yàn)收。

經(jīng)過三十多年、幾代人的努力，今天中國科技大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱“中科大火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室”）的專業(yè)已經(jīng)是全國的A+學(xué)科，是在專業(yè)排名第一的院系，并在火災(zāi)動(dòng)力學(xué)演化、火災(zāi)防治關(guān)鍵技術(shù)、火災(zāi)安全工程學(xué)理論及方法學(xué)、公共安全應(yīng)急理論及方法這四個(gè)研究方向上干出了亮眼的成績(jī)。

今天，火災(zāi)研究也在與時(shí)俱進(jìn)

眾所周知，火災(zāi)研究具有極大的社會(huì)化價(jià)值和科普價(jià)值，同時(shí)對(duì)它的研究需要與時(shí)俱進(jìn)。

中科大火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室副研級(jí)高級(jí)工程師陸松表示：“火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室成立之初，主要應(yīng)對(duì)的是森林火災(zāi)，現(xiàn)在國家對(duì)森林火災(zāi)也很關(guān)注，因?yàn)槌鞘泻蜕值慕缦拊絹碓饺趿?。但是，今天我們要面?duì)的不僅是森林火災(zāi)以及傳統(tǒng)的建筑火災(zāi)，對(duì)工業(yè)火災(zāi)的進(jìn)一步研究也刻不容緩，尤其是新能源行業(yè)如此火爆的情況下，如何做好電池引發(fā)的火災(zāi)處理和預(yù)防顯得尤為重要。”

我們來看兩組數(shù)據(jù)：

根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)顯示，2022年我國新能源汽車持續(xù)爆發(fā)式增長(zhǎng)，產(chǎn)銷分別完成705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長(zhǎng)96.9%和93.4%。此外，根據(jù)應(yīng)急管理部統(tǒng)計(jì)，僅2023年第一季度，新能源汽車自燃率上漲了32%，平均每天就有8輛新能源車發(fā)生火災(zāi) (包括自燃) 。

根據(jù)CESA初步統(tǒng)計(jì)，2022年中國電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模約為5.93GW，同比增長(zhǎng)221.48%，儲(chǔ)能無疑是新能源發(fā)展的快車道。此外，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來全球儲(chǔ)能安全事故發(fā)生60余起。

從以上兩組數(shù)據(jù)可以看到，隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速爬升，以及全球儲(chǔ)能市場(chǎng)的爆發(fā)（大規(guī)模儲(chǔ)能項(xiàng)目越來越多，單個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模越來越大），新能源板塊的安全隱患也與日俱增。

“ADI+中科大火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，相見恨晚

“我們?cè)谧?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/507237.html">鋰電池熱失控研究之前是做建筑消防研究的，從2016年到2018年，我們的芯片早期主要用于廚房和辦公室等建筑場(chǎng)景的消防系統(tǒng)中?！?王君亭如是說，“而鋰電池?zé)崾Э鼗馂?zāi)屬于新事物，我們也是2019年才開始重點(diǎn)研究。鋰電池?zé)崾Э鼗馂?zāi)不像之前的煙感、氣感等都是有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有對(duì)應(yīng)的測(cè)試機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行檢測(cè)，與高校實(shí)驗(yàn)室合作才是最優(yōu)選擇?！?/p>

同時(shí)，鋰電池?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)涉及有毒煙霧和氣體測(cè)試、爆炸物和氣體測(cè)試，普通的實(shí)驗(yàn)室很難獲得資質(zhì)。在這個(gè)時(shí)候，ADI找到了中科大火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室，王君亭將這一次聯(lián)合形容為“相見恨晚”。

雙方聯(lián)合，共研“火災(zāi)探測(cè)、防治”關(guān)鍵技術(shù)

據(jù)悉，ADI已經(jīng)先后和目前ADI與中科大張和平教授團(tuán)隊(duì)已先后開展了兩期的合作研究。張和平教授課題組長(zhǎng)期從事飛機(jī)貨艙低誤報(bào)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)和航空鋰電池?zé)岚踩芯浚ㄟ^雙方的合作，有望將航空領(lǐng)域先進(jìn)的探測(cè)技術(shù)應(yīng)用到民用鋰電池探測(cè)中。

兩年前的第一期主要研究室的是鋰電池火災(zāi)的特性，包括著火之后火災(zāi)顆粒的粒徑有多大，燃燒時(shí)的變化是什么，它的溫度是怎么增長(zhǎng)的，煙霧的濃度是怎么增長(zhǎng)的。當(dāng)雙方搞清了鋰電池火災(zāi)的一些基本特性后，今年又開展了第二期合作，希望能深度理解鋰電池?zé)崾Э氐臋C(jī)理，包括它的煙霧特性等，并以煙霧探測(cè)器為基礎(chǔ)繼續(xù)探討理電池?zé)崾Э剡^程的多模態(tài)信息融合檢測(cè)技術(shù)。

在這兩期的合作中，ADI擅長(zhǎng)的是電學(xué)、半導(dǎo)體，而中科大火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室擅長(zhǎng)的是基礎(chǔ)研究和火災(zāi)探測(cè)技術(shù)難點(diǎn)的解決，比如火災(zāi)煙霧探測(cè)機(jī)理、火災(zāi)動(dòng)力學(xué)理論、先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)條件和測(cè)試手段等。雙方一起合作復(fù)現(xiàn)真實(shí)的物理過程，然后做好芯片需求反饋和系統(tǒng)應(yīng)用匹配，并共同來開發(fā)一些探測(cè)算法。

對(duì)此，陸松表示：“在這個(gè)過程中，ADI也給中科大火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室提供了很多套煙霧傳感器的樣機(jī)，使很多對(duì)這塊感興趣的同學(xué)真真正正能通過煙霧探測(cè)器做試驗(yàn)，認(rèn)識(shí)它的原理。能把LED集成上去的、芯片級(jí)的產(chǎn)品，只有我們這一款，沒有第二家有這樣的產(chǎn)品，這可以說代表著點(diǎn)式煙霧探測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要方向。這對(duì)于提高同學(xué)們對(duì)的火災(zāi)探測(cè)科研興趣和前沿技術(shù)的了解，都是很有意義的，這也是我們合作的一個(gè)初衷?！?/p>

王君亭也表示：“無論是ADI還是中科大火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室，在經(jīng)過兩輪的熱失控研究合作后，都能在理論或者是產(chǎn)品方面得到長(zhǎng)足的進(jìn)步。比如，ADI研究出來了基于鋰電池?zé)崾Э囟嗄B(tài)傳感器的模型，適配到產(chǎn)品中，就能幫助他們及早地預(yù)警或者是檢測(cè)到熱失控的情況。”

第三期合作，或在“電動(dòng)飛機(jī)電池安全”領(lǐng)域

ADI的遠(yuǎn)期愿景是要解決鋰電池早期熱失控的問題，通過監(jiān)測(cè)盡早傳遞出熱失控的概率；而中科大火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室作為國家隊(duì)，她的使命是研究新的火災(zāi)探測(cè)機(jī)理和技術(shù)，克服火災(zāi)探測(cè)上的難點(diǎn)，領(lǐng)域覆蓋“海陸空天、古今中外“。因此，ADI和中科大火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室的合作可以說只是開了個(gè)好頭。

陸松透露：“目前在各個(gè)指標(biāo)上，代表技術(shù)發(fā)展方向的煙霧探測(cè)芯片跟目前做得比較前沿的電池?zé)崾Э丶夹g(shù)配合得非常好。下一步，我還想跟ADI進(jìn)一步合作電動(dòng)飛機(jī)電池的安全。”

他提到：“現(xiàn)在國內(nèi)外有很多團(tuán)隊(duì)在做電動(dòng)飛機(jī)，將來電動(dòng)飛機(jī)可能能量密度要翻一番才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的運(yùn)行，這就需要將電池管理系統(tǒng)和熱安全防控技術(shù)融合在一起，火災(zāi)探測(cè)技術(shù)不可或缺?！?/p>