密闭空间内的初期火灾（如配电柜、锂电池模组）具有隐蔽性强、探测窗口期短的特点，传统主动式探测系统往往因响应滞后而错失扑救黄金期
。

为此，研究团队开发了一种基于全氟-2-甲基-3-戊酮（PMP）核-壳微胶囊的被动式自响应灭火材料
。

热响应型微胶囊可通过受热触发壳层破裂，释放内部灭火介质，从而实现对火焰的快速抑制
。在这一过程中，微胶囊经历了受热、内部压力升高、壳层破裂以及灭火介质高速释放等一系列动态过程，其破裂与释放行为直接影响灭火介质的覆盖范围及灭火效果
。

图/微流控生成→热触发爆炸→灭火的完整链条（原Fig.1）

然而，微胶囊热破裂及灭火介质释放属于典型的快速瞬态过程，关键变化发生在毫秒甚至亚毫秒时间尺度内
。传统成像手段难以对破裂、喷射和火焰响应过程进行连续分辨，使得相关动力学行为难以直接观察和定量分析
。

针对微胶囊热破裂及灭火介质释放过程具有快速、瞬态的特点，研究团队搭建了用于微胶囊热破裂动态表征的高速摄影实验系统
。

实验中，单颗PMP微胶囊被固定在加热板表面，通过加热使微胶囊达到热破裂条件，并利用KY开元游戏集团官网SH3-108高速相机对微胶囊从受热到壳层破裂、灭火介质释放的全过程进行连续记录
。

同时，实验系统配合计算机图像分析，对高速摄影获得的连续图像进行后处理，提取灭火介质释放后的喷射羽流轮廓，并进一步计算其覆盖面积及释放角度
。

图/ 微胶囊热破裂高速摄影实验装置及释放过程（原论文Fig. 4a）

在该实验中，高速相机承担了瞬态过程记录的核心作用；图像处理则进一步将高速摄影获得的动态图像转化为覆盖面积、释放角度等可量化数据
。

3.1 微胶囊热破裂过程及介质释放行为

高速相机在1280*1240的分辨率下以8,000 fps的帧率记录了微胶囊在加热平台上的热破裂过程
。图像序列显示，微胶囊内部PMP受热汽化导致内压升高，壳体在0.13 ms内完全破裂，内核介质以高速射流形式向外喷射，形成“微爆炸”羽流形态
。

基于高速图像序列的轮廓提取与面积计算，灭火介质喷射羽流的覆盖面积随时间的变化趋势如下：在0.03–0.09 ms范围内覆盖面积快速增大，于0.12–0.15 ms趋于稳定，最大覆盖面积约为19 mm?，约为微胶囊自身投影面积（0.8 mm?）的24倍
。

图/ 高速相机捕捉微胶囊破裂后灭火介质的释放过程及覆盖面积变化（原论文Fig. 4b/c）

在此基础上，研究进一步考察了释放方向的可控性
。通过改变微胶囊在基底上的固定位置（底部、中部、顶部），对比各条件下喷射羽流的空间形态
。

实验结果表明，固定位置由底部向顶部移动时，释放角度呈递减趋势：底部固定条件下释放角度约为60°，顶部固定条件下约为25°
。

该数据验证了边界条件影响壳体断裂起始位置进而调控射流方向的物理假设，为柔性灭火贴片的结构设计提供了实验依据
。

图/ 不同固定位置下灭火介质的释放形态及释放角度（原论文Fig. 4d/e）

3.2 单颗粒微胶囊灭火时间序列

为了进一步研究微胶囊与火焰之间的动态作用过程，研究人员利用高速摄影记录单颗微胶囊扑灭蜡烛火焰的全过程
。

高速摄影图像显示：

从高速摄影序列可以直接观察到，微胶囊从壳层破裂到火焰熄灭的关键过程发生在亚毫秒时间尺度内
。

这一结果表明，SH3-108高速相机能够将传统成像难以分辨的快速灭火过程转化为连续的时间序列，为分析微胶囊破裂与火焰抑制之间的动态关系提供了实验依据
。

图/ 高速相机捕捉单颗微胶囊扑灭蜡烛火焰的时间序列（原论文Fig. 5a）

3.3 灭火贴片在实际火灾场景中的性能验证

在单颗；⌒阅懿馐曰∩，研究进一步将微胶囊集成于柔性贴片，并在两类实际火灾场景中验证其灭火效能
。

正庚烷池火实验中，贴片覆盖下的火焰在6 ± 0.5 s内完全扑灭且未复燃，而对照组火焰持续燃烧
。18650锂电池热失控实验（外部加热至300℃）中，贴片；ぷ榈娜仁Э仄鹗际奔溲映僭300 s，峰值温度由550℃降至380℃（降幅约170℃），电池结构保持完整；对照组电池则发生剧烈燃烧与结构解体
。

该瞬态变化持续约0.14 s，其物理机制为高压PMP射流在喷射初期卷吸周围空气，造成瞬时局部供氧；随后PMP的物理冷却与化学抑制作用占据主导，火焰被完全扑灭
。这一观测结果将“短暂火焰增强”界定为空气动力学效应而非灭火失效
。

灭火贴片在正庚烷池火及电池热失控实验中的应用效果（原论文Fig. 6）

本研究通过KY开元游戏集团官网SH3-108高速相机高速成像系统与图像分析相结合，对PMP微胶囊热破裂、灭火介质释放及火焰抑制过程进行了动态表征，揭示了亚毫秒时间尺度下微胶囊破裂与快速灭火之间的关系：

（1）微胶囊热破裂行为及灭火介质释放机制

微胶囊壳层在受热后于内部蒸汽压力作用下发生脆性断裂，破裂时间约为0.13 ms
。内核PMP以高速射流形式向外喷射，形成“微爆炸”羽流，覆盖面积在0.03~0.9 ms内迅速扩展，最大覆盖面积约19 mm?，约为微胶囊自身投影面积的24倍
。释放角度受固定边界条件调控，底部固定时约60°，顶部固定时约25°，表明壳体断裂起始位置对射流方向具有显著影响
。

（2）微胶囊的快速灭火性能

单颗微胶囊从壳体破裂至火焰完全熄灭的时间间隔约为0.78 ms
；诹奔湫蛄，可确定破裂起始、介质喷射与火焰响应的时序关系，表明微胶囊的灭火作用在亚毫秒尺度内即可完成
。

（3）灭火过程中的瞬态现象与抑制机制

在正庚烷池火实验中观察到灭火初期约0.14 s的短暂火焰增强现象
。该现象源于高压射流卷吸周围空气所致的瞬时供氧效应，随后PMP的物理冷却与化学抑制起主导作用，火焰在6 s内完全扑灭且未复燃
。在锂电池热失控实验中，灭火贴片使热失控延迟约300 s，峰值温度由550℃降至380℃，降幅约170℃
。

综上所述，PMP微胶囊能够通过热致破裂实现灭火剂的快速释放与扩散，灭火响应在亚毫秒尺度内完成
。释放方向可由结构设计调控，且在液体火与电池热失控场景中均表现出有效的抑制能力，表明其在密闭空间火灾防控中具有一定应用潜力
。

从“记录实验现象”，到“解析瞬态过程”，高速成像为快速动态实验提供了重要的可视化研究手段
。高速相机能够通过高时间分辨率连续成像，对微胶囊破裂、介质喷射、空间扩散以及火焰响应进行逐阶段记录，并结合图像处理进一步获得相应的定量参数
。