東華大學建成首個燃燒假人實驗室
2011-07-11 來源：中國聚合物網
7月5日從東華大學獲悉，歷時3年的國內首個燃燒假人實驗室在該校建成。這個實驗室包括模擬中國人體型構造、可在不同活動姿勢下精準感知高溫熱流、精確預報身體皮膚燒傷程度的燃燒假人，以及高仿真模擬火場高危環境的燃燒模擬環境實驗室。
有關科研人員表示，這個實驗室的建成，對研發熱防護新型服裝材料，科學合理設計熱防護裝備，有效遏制火災、戰場和熱輻射等危險環境對人體造成的熱傷害具有重大的科學價值。
長期以來，如何客觀科學評價軍服、防火服、消防服、阻燃耐高溫作業服等特種服裝的防護性能，是個困擾業界的難題。當前，這一評價普遍只能根據服裝面料的燃燒或阻燃實驗作出，無法反映服裝構成以及人體動作作用的實際效果，甚至會造成整體服裝在實際工作環境中的防護不足或防護過度的后果。
能否讓“火人”穿著成衣在火場環境中走一遭，以便測評這些服裝對人體的實際防護效果？此項課題負責人、東華大學服裝設計與工程系主任李俊教授介紹，燃燒假人系統屬服裝科學與生物物理學等交叉的國際前沿尖端科技，是當前公認的客觀全面評價服裝整體熱防護性能的最佳手段。他們所設計的燃燒假人——東華“火人”，是依據中國成年男性的體型定制的，身體表面均勻分布１３５個高溫傳感器，各部位關節都可活動，能模擬人體的多種著裝姿態。“燃燒假人就是生物人體的替身，我們把它的構造、功能做得越接近人體，測算出的數據也就更精準，越能反映出服裝在火場中對人體的真實保護程度。”李俊說。
在燃燒模擬環境實驗室里，燃燒假人的周圍共安裝了６組１２只噴火器，每個噴火器可在２秒至３秒內提供８４千瓦／平方米（ＫＷ／ｍ２）熱流量，逼真模擬真實火場危急狀態的爆燃閃火。實驗中，所有噴火器一齊點火，１２條火龍騰空而起，身著防火服裝的燃燒假人瞬間即被高達３米的烈焰吞噬淹沒。為了研究現實火場中人體應急應變特點，研究專家們還通過懸吊的方式，讓燃燒假人在火場中“動起來”，以不同速度自動調節假人的朝向與方位。實驗結束時，通過分析假人身上每個傳感器所輸出的數據，計算熱流量，便可精準地報出每個傳感器所在皮膚表面的燒傷級別、燒傷總面積、構成二級和三級燒傷的時間。
李俊教授告訴記者，燃燒假人和燃燒模擬環境實驗室的研制成功，提供了人體與外界交互的有效測試平臺，“我們給‘火人’穿上防護服開展燃燒實驗，既可以開展防護服阻燃性能的傳熱傳質學研究，又能夠進行人體組織燒傷分析的生物物理學研究。”
據悉，著裝燃燒假人實驗起源于２０世紀６０年代，由美國海軍首創。此后，加拿大、瑞士、日本等國也開發了燃燒假人實驗裝置。東華大學的燃燒假人及燃燒模擬環境實驗室綜合運用了生物傳熱分析技術、材料改性技術、人機工程制造技術、傳感器技術、燃燒工程和自動控制技術等，達到了國際領先水平。
據悉，東華大學擁有國內唯一的服裝設計與工程國家級重點學科，設有現代服裝設計藝術與技術教育部重點實驗室等科研基地。東華大學功能防護服裝研究中心依托學科優勢，長期以來致力于推動功能防護服裝的創新和評價研究，東華“火人”是其服裝生物假人家族３０年來的最新成員，其“兄長”——“神五假人”“神七假人”曾在模擬環境氣候條件下試穿宇航服，為神舟系列載人航天工程中宇航員在艙內外安全行走提供了科學保障。
有關科研人員表示，這個實驗室的建成，對研發熱防護新型服裝材料，科學合理設計熱防護裝備，有效遏制火災、戰場和熱輻射等危險環境對人體造成的熱傷害具有重大的科學價值。
長期以來，如何客觀科學評價軍服、防火服、消防服、阻燃耐高溫作業服等特種服裝的防護性能，是個困擾業界的難題。當前，這一評價普遍只能根據服裝面料的燃燒或阻燃實驗作出，無法反映服裝構成以及人體動作作用的實際效果，甚至會造成整體服裝在實際工作環境中的防護不足或防護過度的后果。
能否讓“火人”穿著成衣在火場環境中走一遭，以便測評這些服裝對人體的實際防護效果？此項課題負責人、東華大學服裝設計與工程系主任李俊教授介紹，燃燒假人系統屬服裝科學與生物物理學等交叉的國際前沿尖端科技，是當前公認的客觀全面評價服裝整體熱防護性能的最佳手段。他們所設計的燃燒假人——東華“火人”，是依據中國成年男性的體型定制的，身體表面均勻分布１３５個高溫傳感器，各部位關節都可活動，能模擬人體的多種著裝姿態。“燃燒假人就是生物人體的替身，我們把它的構造、功能做得越接近人體，測算出的數據也就更精準，越能反映出服裝在火場中對人體的真實保護程度。”李俊說。
在燃燒模擬環境實驗室里，燃燒假人的周圍共安裝了６組１２只噴火器，每個噴火器可在２秒至３秒內提供８４千瓦／平方米（ＫＷ／ｍ２）熱流量，逼真模擬真實火場危急狀態的爆燃閃火。實驗中，所有噴火器一齊點火，１２條火龍騰空而起，身著防火服裝的燃燒假人瞬間即被高達３米的烈焰吞噬淹沒。為了研究現實火場中人體應急應變特點，研究專家們還通過懸吊的方式，讓燃燒假人在火場中“動起來”，以不同速度自動調節假人的朝向與方位。實驗結束時，通過分析假人身上每個傳感器所輸出的數據，計算熱流量，便可精準地報出每個傳感器所在皮膚表面的燒傷級別、燒傷總面積、構成二級和三級燒傷的時間。
李俊教授告訴記者，燃燒假人和燃燒模擬環境實驗室的研制成功，提供了人體與外界交互的有效測試平臺，“我們給‘火人’穿上防護服開展燃燒實驗，既可以開展防護服阻燃性能的傳熱傳質學研究，又能夠進行人體組織燒傷分析的生物物理學研究。”
據悉，著裝燃燒假人實驗起源于２０世紀６０年代，由美國海軍首創。此后，加拿大、瑞士、日本等國也開發了燃燒假人實驗裝置。東華大學的燃燒假人及燃燒模擬環境實驗室綜合運用了生物傳熱分析技術、材料改性技術、人機工程制造技術、傳感器技術、燃燒工程和自動控制技術等，達到了國際領先水平。
據悉，東華大學擁有國內唯一的服裝設計與工程國家級重點學科，設有現代服裝設計藝術與技術教育部重點實驗室等科研基地。東華大學功能防護服裝研究中心依托學科優勢，長期以來致力于推動功能防護服裝的創新和評價研究，東華“火人”是其服裝生物假人家族３０年來的最新成員，其“兄長”——“神五假人”“神七假人”曾在模擬環境氣候條件下試穿宇航服，為神舟系列載人航天工程中宇航員在艙內外安全行走提供了科學保障。
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（責任編輯：佳）
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