2019 年 3 月 30 日，四川省凉山州木里县雅砻江镇立尔村发生森林火灾。期间，扑火人员在转场途中， 31 名扑火队员不幸殉职。

“我听到后非常震惊与伤心。近 5 年来，平均每年有 300 名消防员发生伤亡事故，其中很多由于消防服装防护失效所致。”武汉纺织大学教授王金凤表示。

当消防服暴露在高温下，就能进行实时温度监测，并在消防服被高温火焰损坏之前，及时向穿戴者发送报警信号，提醒消防员安全撤离。

基于此，王金凤团队结合气凝胶纤维的轻质性和可编织性、以及半导体纳米材料因温度变化而发生电阻变化的性能，将这三种重要特性同时赋予在一种柔性电子织物上。

最终，他们研发出这种兼具超灵敏温度响应、和自供电能力的传感织物，并将其用于消防员防护服的高温预警。

实验结果显示，将电子织物与消防服面料结合，制备出来的防护服表面遭受 350℃ 以上高温火焰时，即可实现即时报警，从而提醒消防员及时撤离到火源周围的安全距离，以免防护服遭受高温从而失去防护性能。

同时，该电子织物还可用作消防服的能量收集器，为消防员提供自供电定位功能，以便自我营救。

制备过程中，王金凤团队采用了智能柔性火灾预警传感材料，该材料具备出色的阻燃性、隔热性、轻质性及柔韧性，克服了传统烟雾探测器响应时间长、早期预警差、无法集成到消防服装上等缺点。

下一步，王金凤将与消防服装企业合作，进行火灾预警电子织物传感器的工艺优化，并将考察放大制备后的性能稳定性。

400°C 高温下，电子织物只需 3 秒即可发出警报

该研究要解决的具体痛点在于，火灾是最常发生的威胁公众安全和社会发展的灾害之一。在消防人员的灭火过程中，消防服是一种可保护其免受烧伤的基本装备。

由于消防服隔热层的存在，消防员在火灾救援作业时，无法实时、准确地获知消防服的外层温度，服内温度也仅能通过自身主观感受。

在高度复杂和危险的火场环境中，高温环境极易导致消防服受损，这会给消防员们的生命安全带来极大隐患。

就研究过程来说，王金凤先是通过湿法纺丝工艺，制备出不同直径的气凝胶纤维，并将其进一步编织成织物，工艺如下图所示。

制备好织物后，又考察了表面功能性涂层、对织物本身透气性和导电性能的影响。织物在穿着过程中，不可避免会产生弯曲变形。不过，该团队通过测试发现，电子织物可在不同弯曲角度下维持稳定电阻。

同时，王金凤团队还发现即使在 180° 弯曲条件下，反复弯曲几百次，电子织物也能维持稳定的电阻变化、以及稳定的火灾报警触发时间。这表明电子织物在实际使用中，可以比较稳定地输出信号，并不会受到织物变形的影响。

一般来说，消防防护服可分为四层：第一至第四层分别为阻燃层、防潮层、隔热层和舒适层。研究中，王金凤在第一层和第二层之间的防护服中，集成了一块电子织物作为额外层，以监测服装的表面温度。在极端火灾环境下，当防护服出现故障时，电子织物可以发出报警信号。

为进一步证明该电子织物火灾报警性能的可重复性，该团队将电子织物以 20 秒和 40 秒的周期，反复暴露并远离火焰，同时记录电流变化。

结果表明，当织物暴露在火焰下，其输出的电流非常稳定，标准偏差为 5%，这说明电子织物具备良好的稳定性、以及可重复的火灾报警能力。

此外，王金凤团队还观察到电子织物受热前和受热后的电阻比值，会随外部温度的升高而降低，电子织物的响应时间也会随温度升高而显著缩短。

进一步地，基于电子纺织品的柔韧性和高传感性能，该团队以该电子织物为正极摩擦材料、以聚四氟乙烯整理的棉织物为负极摩擦材料，构建了摩擦发电机（TENG，Triboelectric nanogenerator），所制备的 TENG 可以附着在人体不同部位，从而实现将生物力学能量转化为电能。

以 TENG 为动力，该团队设计出一个自救定位系统，结合消防服的综合消防救援定位系统，可通过按 TENG 键发送紧急求救信号，该信号可被接收、并准确显示被困消防人员在消防站控制中心的位置。这时，被困的消防员就能得到实时路径引导，从而在极端火灾条件下及时疏散。

目前，传统火灾预警传感器主要以烟雾报警和红外报警为主。但由于其体积大，不适合结合到消防防护服的面料上。森林火灾一旦点燃，通常会迅速燃烧，火焰迅速蔓延到大片区域，这可能会导致消防员迷路，无法确定正确的疏散路线，从而增加不必要的伤亡。

因此，将自动消防救援定位系统纳入消防服中，以发送遇险信号非常重要。而此次一并开发的可穿戴智能火灾预警器，可让消防服具备高温预警功能，借此保障灭火作业时的安全防护。

据悉，该火灾预警传感器具有柔性、高灵敏、可重复监测火灾温度的性能，克服了传统火灾探测器响应时间长、无法结合到消防面料等缺陷，借此打开了柔性电子织物火灾预警器的应用大门。

此次制备的火灾预警电子纺织品，兼具灵敏火灾预警性能和自供电能力。它既是纺织品，也是柔性传感器件，可被编织在消防服内部，实现可重复的温度监测，且具有隔热、快速、实时、阻燃等特点。

下一步，该团队将制备基于芳纶的气凝胶纤维，芳纶纤维是制备消防服用面料的主要原料，具有高强力和高阻燃的特点。作为高温预警传感材料，把其整合到防护服中，能更好地适应火灾高温环境。目前，该工作正在开展中。