瑞士科学家突破无人机耐热极限 气凝胶外壳使消防无人机可承受200℃烈焰

打印派   2026-01-27 09:33:35

随着瑞士研究人员发布配备气凝胶外壳的重新设计原型机,"消防无人机"正向实际应用迈出关键一步。这款能在392华氏度(200摄氏度)燃烧建筑物内部作业的无人机,由瑞士联邦材料科学与技术研究所(Empa)研发,目前由洛桑联邦理工学院(EPFL)的衍生公司完成技术升级。

新型消防无人机在早期原型基础上引入了根本性重构的防护系统:升级版采用一体化隔热外壳取代原有的多层复合结构。这种由耐高温聚酰亚胺气凝胶制成的装甲,将无人机精密部件整体包裹在单体铸造结构中。该改进不仅简化了热防护与内部绝缘系统,还提升了设备耐久性,支持通过实时监测在高危环境中作业。

技术突破背后的科学攻坚
FireDrone AG联合创始人兼首席执行官法比安·维瑟穆勒博士指出,消防员传统上必须亲身进入燃烧建筑物探查危险物质或失踪人员,"如今通过消防无人机,我们可将设备送入危险区域执行任务,显著降低行动风险。"气凝胶以其卓越隔热性能著称,其结构主要由多孔固体基质中封存的空气构成。研发团队历时数年才成功制备出兼具高耐热性与机械柔韧性的新型气凝胶。

经过长达一年的攻关,团队最终研制出超轻质保护层,在保持飞行机动性的同时有效防护电子设备。将这两种特性结合长期是科学界面临的挑战。传统无人机在约40摄氏度环境就会因机身变形和电子元件失效而受限,而新型消防无人机能在高达200摄氏度环境中飞行。

FireDrone首席技术官兼联合创始人大卫·豪瑟曼硕士补充道:"我们能够将气凝胶铸造成三维形态并定制适配无人机。"除被动绝缘外,升级版无人机还具备主动内部温度管理系统,可在飞行中持续冷却并监控机载系统。这种混合策略使其能在有毒烟雾、辐射热及结构失稳等人类难以进入的高危环境中保持作业能力。

火场侦察与工业巡检双轨应用
该无人机配备红外热像仪,能将实时热成像传输至危险区域外的指挥人员。豪瑟曼解释:"目前通常只有首批进入建筑的消防员能掌握内部状况。通过无人机,指挥员可在人员进入前就获得全局态势感知。"同时设备还可加装气体检测或外部温度测量等选配传感器。

消防无人机专为室内环境优化设计,在无法依赖卫星导航的建筑内部、隧道或封闭工业设施中,研发了特殊的飞行辅助与定位系统。维瑟穆勒表示:"多数任务场景无法使用GPS,我们正开发不依赖卫星信号的可靠导航定位方案。"

这项技术在工业检测领域也展现出潜力:可在水泥厂、钢铁厂或垃圾焚烧设施运行期间进行巡检,这些极端高温环境限制人力进入且传统无人机无法作业,从而显著减少停工时间、降低运维成本与能源损耗。该衍生公司已在安德尔芬根训练中心实训场及西根塔尔霍尔希姆水泥厂进行多次测试。豪瑟曼在新闻稿中强调:"测试是实现从实验室到实际应用跨越的关键。未来操作员应能经过最低限度培训,就能在极端情况下安全使用这类无人机。"长远规划中,无人机将与集成于消防车或现代消防系统的移动对接维护站配合使用。


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