产品描述

  水、火作为古老的对立元素，一直以来被认为难以相容。所以，传统意义上的防护服大多只具备单一功能，导致“救生衣不隔热，消防服不防爆，防爆服无浮力”，国内外市场上多功能避险服领域尚属空白。

  近日，大连理工大学一支平均岁数只有22岁的学生团队，历经3年时间，研发制造出全球首款海上多功能应急防护服。该产品开创性实现了多场景下的功能整合，浮水、抗火、防冲击的各项指标均已通过相关检测证明，综合性能远超市面上的同类竞品，极大的提升了复杂场景下人员的生还率，使得水火问题“一步解决”。

  “我们特别激动，让‘吉光神马’的灵感从书上走进真实的生活。”团队中的博士研究生丁悦说。

  汉末魏晋间有一本志怪小说集，名为《海内十洲记》。其讲述了汉武帝听闻八方巨海中有十洲，遂向东方朔询问，东方朔详细描述了十洲所在、物产和神仙的故事。其中，神秘奇幻的不死之草、九头人脸的开明兽无不让人连连惊叹。

  2021年，丁悦进入大连理工大学攻读博士之后偶然阅读了此书，而吸引他目光的，是书中描述的神奇动物——吉光神马。

  这是西域进贡给汉武帝的一种马，据传它的皮毛具有非凡的特性，用吉光神马身上的皮毛制成的裘衣，放入水中数日不会沉没，落入火中也烧不焦。“因为我本身是学材料相关领域的，对这种‘反常’的材料一下子就产生了兴趣。”虽然“吉光神马”是神话传说，但是这在丁悦心里却埋下了好奇种子。

  无论是军用还是日常生活中，人们都免不了遇到爆炸起火、落水等危机情况。当传统救生衣靠近火场时，常因为部分烧毁而失去浮力功能或导致有效净浮力减小，难以为落水人员提供充足的浮力；而消防服大多材质具有较高的吸水率，人员落水后的逃生难度大幅度提升；传统防爆服则整体重量较大，穿着不方便，使得行动被限制。

  当他向同门几位师弟提出自己的想法，本以为是天马行空的想象却得到了大家的一致认可。“因为我们大家都觉得科研的魅力就在于不停地改进革新，不断变想象为现实，所以我们想一起试试看。”就这样，丁悦和硕士研究生丁宇、张绍龙等人一起成立了一个“吉光小分队”，他们要打造具有浮水、抗火、防冲击的“三合一”防护服。

  “有了想法，我们第一步去分析了之前防护服的材质。”丁宇介绍道，“防护服中最主要的就是固体浮力材料，此前救生衣浮力材料主要由聚乙烯泡沫组成，能够在水面漂浮但是难以抵抗火焰的危害，并且部分浮力材料重量大，会影响穿着者的活动能力，所以我们就想从浮力材料入手，找到导师说了我们的想法。”

  丁悦、丁宇等人所在的是由翟钢军、马哲教授带领的科研团队，主要是做海洋新能源等问题研究，以及海洋固体浮性材料等创新应用。当听到学生们的设想后，翟钢军当即想到可通过“蛟龙号”外壳的材料——环氧树脂。

  环氧树脂是一种高分子聚合物，具有很强的内聚力，分子结构紧密，所以具有极好的耐热性能和极高的抗冲击性，并能提供防水、耐腐蚀和耐磨损的保护。蛟龙号是利用环氧树脂和空心玻璃微珠复合而成的固体浮力材料，得以在深海“遨游”。

  但是传统的环氧树脂质感坚硬，如果穿戴在人身上会导致行动不便，舒适度也大打折扣。“作为人体防护服，不需要有‘蛟龙号’这么高的防护要求，但要兼顾一定的舒适性。所以我们就想到将里面的晶体替换成了聚氨酯的原料——高生物基双酚化合物，使其在保留一定刚性的同时，能够贴合人体的需要，内部更加柔软，达到‘外刚内柔’的效果。”丁宇告诉《中国科学报》。

  但是替换过后的防护衣在阻燃隔热方面又达不到市场的要求，翟钢军提议，可以去请教一下蹇锡高院士。蹇锡高是我国有机高分子材料专家，长期从事有机高分子材料创新与产业化研究。他们立马拿着设计的具体方案直奔蹇院士的办公室，刚说完想法和进展，就得到了蹇院士的认可。

  “蹇院士当时就鼓励了我们，说这个想法是原创性的，应用场景也十分明确，能够推动未来海上产业高质量发展。”丁悦回忆道，“同时他也给我们的问题提供了一个解决方案，能够使用去氢增氮技术，相当于把氢元素替换成氮元素，可以有明显效果地提升隔热效果。”

  有了专家的指导，几个“初生牛犊不怕虎”的学生开始逐步优化设计防护衣的材料，并最终研发合成了新型颗粒增强型固体浮力材料。该材料采取使用最新的树脂共混增韧技术、高生物基双酚化合物以及电沉积法镀层手段，它具有纳米级微珠表面镀层，一个个仅有50微米的小球组合在一起，从表面上看与面粉的颗粒度大小相近，但是却具备优异的隔热阻燃性能，相较于传统材料，具备更高的强度和更低的密度。同时，肌群仿生衣体结构设计解决了硬质衣体可能影响活动的问题，使穿戴更为舒适，保证了避险服的功能和实用性。

  2023年6月，几位年轻的学生带着他们的“吉光”防护服来到实验场馆，他们将在这个地方进行第一次实地下水实验。前来交流的海军官兵纷纷穿上防护服下水，进行漂浮性实验。随后，他们又拿起火焰喷枪对外部进行灼烧。在实际实验中，官兵们都觉得穿上防护服“沉不了”也“烧不焦”，能应用到日常的工作中。

  在交流过程中，团队也了解到了更多的实际的需求。在二代防护服的基础上，他们将颜色调整为更加醒目的橙色，添加了反光条，在紧急状况下能够更快发现受困人员，及时脱险。2024年，全球首款海上多功能应急防护服正式发布。

  从2022年到2024年，三年时间内“吉光”防护服也升级到了第三代，功能和性能都大幅度的提高，浮水、抗火、防冲击的各项指标均已通过CMA/CNAS授权机构检测证明，并且申请了国家专利。

  “市面上大多防护服在300度环境下可以持续工作8分钟，目前我们的防护服在外表400度的环境下可以持续工作10分钟，水下人体防失温时长也由15分钟提高至30分钟。”丁宇介绍道。

  目前，“吉光”防护服主要面向战时军舰受损后的损害管制、舰艇火灾发生时人员紧急避险逃生以及作战人员与敌交战时的贴身防护等军事场景，也有望应用于港口码头、海上平台等日常生活场景。团队也与上海电气集团公司、中交第四航务工程勘测考察设计院等单位都达成了合作协议，将持续优化相关性能，未来有望实现量产，真正投入日常使用。

  从古籍中的“神马”到看得见摸得着有实际作用的防护服，这个科研团队平均岁数只有22岁。团队从建立之初除了“研发组”，还包括“硬件组”——将防护服与计算机硬件相结合，可以植入芯片及时搜救；“宣传组”——将科研进展发布在公众平台，积极与有关部门洽谈合作等，他们将自己的兴趣与实际目标相结合，经历了日以继夜的努力，也收获了宝贵的科研财富。

  “未来，我们也会设计防护头盔、裤子等等，争取适用于更广泛的应用场景。”丁悦说，“这次经历也让我坚定了要做感兴趣的科研，我也将继续从事材料研究，期待在未来能够研发出更多具有实际应用价值的创新产品。”