Подготовка и характеристика типичной «сухой воды» на основе калиевых солей и её огнетушащая эффективность

Более безопасные способы тушения повседневных пожаров

Пожары в домах и складах часто возникают в обычных предметах — мебели, поддонах и строительной древесине, — но быстро и аккуратно их потушить всё ещё непросто. Многие очень эффективные в прошлом средства для тушения наносят ущерб окружающей среде, другие оставляют за собой едкий пыльный налёт или не справляются с медленным, скрытым горением внутри топлива. В этом исследовании рассматривается новый тип «сухой воды» на основе калиевых солей, который сочетает в себе охлаждающую силу воды, дальнодействие порошка и более чистый экологический профиль.

Странный материал, который по большей части — вода

«Сухая вода» звучит как противоречие, но на деле это крошечные капли воды, покрытые тонкой оболочкой гидрофобного кремнезёма. Визуально и на ощупь материал ведёт себя как свободно текущий мягкий порошок, хотя на самом деле более 90 процентов его массы — жидкость. Авторы сначала разработали надёжный способ получения таких частиц: интенсивное смешивание деионизированной воды с гидрофобным (отталкивающим воду) кремнезёмом при определённой скорости и времени, чтобы жидкость разрываться на множество мелких капель и сразу же покрываться. Затем в воду растворяли различные калиевые соли до покрытия, а в некоторых случаях добавляли растительный холодоотвердевающий гель, который помогает частицам сохранять форму под давлением.

Создание более прочных, лучше текущих частиц

С помощью мощных микроскопов команда установила, что частицы сухой воды приблизительно сферические с шероховатой, бугристой внешней оболочкой из кремнезёма. При добавлении холодоотвердевающего геля частицы становились немного крупнее, но при этом лучше выдерживали высокое давление: вместо того чтобы вернуться в жидкое состояние, они слегка деформировались и сохраняли структуру. Измерения размера частиц и текучести порошка показали, что корректно изготовленная сухая вода имеет узкий, однородный диапазон размеров и течёт подобно мелкому песку. Такое соотношение важно, поскольку материал должен и легко проходить по трубам и соплам, и сохранять целостность достаточно долго, чтобы достигнуть очага пожара.

Испытания сухой воды на древесных пожарах

Чтобы проверить поведение порошков в реальном пламени, учёные собрали испытательный стенд со сложенными полосками сосны, поддоном с топливом для их поджигания, несколькими термопарами и инфракрасной камерой для контроля температур. Они сравнили четыре варианта: простую сухую воду и сухие воды, приготовленные с тремя разными калиевми солями — ацетатом калия, хлоридом калия и дигидрофосфатом калия — с добавленным гелем для прочности. При стандартном давлении азота каждый состав распыляли на полностью развитые древесные пожары. Во всех случаях пламя было подавлено, а температуры в древесине и над ней упали ниже 100 °C в течение двух минут, что показывает, что все порошки способны погасить такой тип пожара.

Почему ацетат калия работает лучше всего

Хотя все четыре материала могли потушить огонь, особенно выделялся состав на основе ацетата калия (CH₃COOK). Он охлаждал самые горячие зоны пламени быстрее и требовал наименьшей массы вещества для достижения результата. Детальные испытания указывают на несколько причин. Во‑первых, при ударе частиц о пламя некоторые из них разрываются и выпускают тонкие капли, которые быстро испаряются, поглощая большое количество тепла и помогая задушить пламя насыщенным паром и азотным газом. Во‑вторых, целые частицы образуют пористое кремнезёмное покрытие на древесине, замедляющее доступ свежего воздуха к топливу. В‑третьих, при температурах пламени выше 700 °C ацетат калия разлагается с образованием паров гидроксида калия, которые реагируют с реакционноспособными фрагментами в пламени и нарушают цепные реакции, поддерживающие горение.

Более чистое и универсальное средство пожаротушения

Для неспециалистов главный вывод таков: сухая вода на основе ацетата калия ведёт себя как интеллектуальный гибрид между водой и сухим порошком. Она течёт и распыляется как порошок, но охлаждает как вода и дополнительно использует простые, хорошо изученные химические механизмы для подавления пламени. Поскольку по массе она в основном состоит из воды и кремнезёма, а калиевые соединения значительно менее вредны для атмосферы по сравнению с традиционными галогенированными агентами, этот подход представляет собой перспективную, более экологичную опцию для борьбы с пожарами в древесине и других повседневных твёрдых материалах, особенно там, где требуется одновременно подавлять открытое пламя и глубоко тлеющие угли.

Цитирование: Yaoyong, Y., Quan, W., Yingkang, Y. et al. Preparation and characterization of typical potassium salt dry water and its fire extinguishing performance. Sci Rep 16, 6420 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35477-7

Ключевые слова: тушение пожаров, сухая вода, калиевые соли, пожары в древесине, экологичный огнетушащий состав