典型钾盐“干水”的制备与表征及其灭火性能

更安全的日常灭火方式

家庭和仓库火灾常由家具、托盘和建筑用木材等普通物品引发，但要快速、干净地将其扑灭仍然具有挑战性。过去许多高效灭火剂会对环境造成损害，另一些则会留下刺激性的粉尘或无法阻止燃料深处缓慢、隐蔽的燃烧。 本研究探索了一种用钾盐制成的新型“干水”，旨在将水的冷却能力、粉末的覆盖与更清洁的环境足迹结合起来。

一种看起来干燥却主要由水组成的奇特材料

“干水”听起来像个矛盾体，但实际上它是被疏水性（憎水）二氧化硅细粉包裹的微小水滴。从视觉和触感上看，该材料表现得像自由流动的软粉末，尽管其中超过90%实际上是液体。研究人员首先搞清楚了如何可靠制备这些颗粒：通过以特定速度和时间强力混合去离子水与疏水二氧化硅，使液体被撕裂成许多小液滴并立即被包覆。随后他们在包覆前向水中溶解不同的钾盐，并在部分情况下加入一种植物基的冷凝胶，帮助颗粒在受压时保持形状。

构建更坚韧且更易流动的颗粒

借助强力显微镜，团队观察到干水颗粒大致呈球形，外壳粗糙且由二氧化硅颗粒构成。当加入冷凝胶时，颗粒往往稍大一些，但它们在高压下的存活能力更强：不是被压回液相，而是略微压缩并保持其结构。对颗粒尺寸和粉末流动性的测量显示，制备良好的干水具有窄而均匀的尺寸分布，并且像细沙一样易于滑动。这一平衡很重要，因为材料既要能够顺利通过管道和喷嘴，又要在到达火焰核心之前保持完整。

在木材火灾上检验干水的效果

为观察这些粉末在实际火焰中的表现，科学家们搭建了一个试验装置：叠放的松木条、用于点燃的燃料盘以及若干热电偶和红外相机以监测温度。他们比较了四种配方：普通干水和用三种不同钾盐制成的干水——乙酸钾、氯化钾和磷酸二氢钾，且都加入了冷凝胶以增强强度。在标准的氮气压力下，将每种灭火剂喷洒到充分燃烧的木火上。每种情况下火焰均被扑灭，木材内部及上方的温度在两分钟内降至100 °C以下，表明所有这些粉末都能扑灭此类火灾。

为什么乙酸钾表现最佳

尽管四种材料都能灭火，但以乙酸钾（CH₃COOK）为基础的配方表现最为出色。它冷却火焰最热区域的速度更快，所需灭火剂质量最少。详细测试表明其优越性的若干原因。首先，当颗粒撞击火焰时，一部分破裂并释放出细小液滴，这些液滴迅速蒸发，吸收大量热量并用蒸汽和氮气帮助窒息火焰。其次，未破裂的颗粒在木材表面形成多孔的二氧化硅覆盖层，减缓新鲜空气到达燃料。第三，在超过700 °C的高温下，乙酸钾分解生成氢氧化钾气体，这种物质与火焰中活性碎片反应，从而中断维持燃烧的链式反应。

更清洁且更通用的灭火剂

对非专业读者而言，关键结论是这种乙酸钾干水表现得像水与干粉之间的智能混合体。它像粉末一样流动和喷射，但像水一样冷却，同时还利用简单、广为人知的化学物质直接干预火焰。由于其主要成分是水和二氧化硅，所含的钾化合物相较于传统的卤代烷类灭火剂对大气危害小得多，因此在扑救木材及其他日常固体火灾时具有作为更清洁选项的潜力，特别是在需要同时控制明火与深层缓慢余燃的情况下。

引用: 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

关键词: 灭火, 干水, 钾盐, 木材火灾, 绿色灭火剂