这段人耳无法听见的声波，可以用来灭火
环球科学约 3 分钟图片来源：Unsplash
撰文｜瓦妮莎·贝茨·拉米雷斯（Vanessa Bates Ramirez）
翻译｜巢栩嘉
一场野火正在美国洛杉矶郊区的山丘上肆虐，火势顺着干枯灌木丛跳跃蔓延，一步步逼近这片住宅区。边户住宅首当其冲，它周围的庭院景观已被火焰吞噬，但房屋本身却顽强地没有起火。无论是在墙壁还是屋顶上，只要刚燃起一点小火苗，很快便会自行熄灭，现场却不见一滴水——扑灭火焰的，竟是声波。这种声学灭火技术或许很快将在野火防控中发挥关键作用。
燃烧发生的三大要素是热量、可燃物和助燃物（如氧气），只要移除其中任意一个要素，火焰就会熄灭。声波正是推开了火焰周围的氧气分子，切断火焰持续燃烧所需的助燃物，从而达到灭火效果。
航空航天工程师杰夫·布鲁德（Geoff Bruder）曾在美国航空航天局（NASA）研究热能转换，他联合创立了声学灭火科技公司（Sonic Fire Tech），专门研发用于灭火的声波发生装置。“简单来讲，这项技术的原理就是让氧气的振动频率高到燃料来不及利用它，从而阻断燃烧的化学反应，”布鲁德解释道。目前，该公司已成功在最远约7.6米的距离外实现灭火。
用声波灭火并非全新的概念。美国国防高级研究计划局（DARPA）曾在2008至2011年间研究过这一方法，此后十年间，学术界也在持续探索该技术。例如，美国乔治·梅森大学的研究团队2015年就研制出一款类似低音炮的灭火器。
“在燃烧学领域，声波对火焰的影响早已广为人知，”美国伍斯特理工学院消防工程系主任阿尔伯特·西梅奥尼（Albert Simeoni）解释道，“真正的挑战在于，如何将这项技术规模化应用，同时避免产生具有干扰性甚至破坏性的噪声。”
声学灭火科技公司利用次声波解决了这一难题。此前的尝试多采用30~60赫兹的声波，因为这一波段只需用较简单的设备就能产生，但声学灭火科技公司将频率控制在20赫兹或更低。这种次声波人耳无法听见，而且能比高频声波传播得更远。
布鲁德指出，住宅起火往往是因为火星飘落到邻近植被上，或通过阁楼通风口进入屋内。声学灭火科技公司的系统由电机驱动活塞产生声波，并通过安装在屋顶和屋檐下的金属管道传播。一旦传感器探测到火焰，系统会自动启动，在建筑周围形成一道“次声波力场”，迅速扑灭初期火焰，并防止形成新的着火点。
不过，美国马里兰大学消防工程系主任阿诺·特鲁韦（Arnaud Trouvé）提醒道：“声波确实能对火焰产生显著影响，但仅对小型火焰有效。”尽管如此，房主和电厂等公共服务公司仍跃跃欲试。声学灭火科技公司正与美国加利福尼亚州的两家公共服务公司合作演示其技术。此外，该公司也与部分房主签订了合同，计划在2026年初完成50套试点安装。
本文节选自《环球科学》2026年1月刊“前沿栏目”。
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