材料的火灾物理与化学基础

火灾，可被定义为一个失控的、伴随有热量、烟雾和毒性产物生成的燃烧过程。从本质上看，对于气相燃烧而言，可燃物的有效供给量是控制火灾强度的决定性因素。在火灾场景中，火焰的热传递加热了液体或固体可燃物，促使其热解生成气态可燃挥发物，这些挥发物与空气中的氧气发生反应。这一正反馈过程使得火灾成为一个通常不稳定的动态系统，其结果要么是持续增长，要么是自行熄灭。

火灾对社会造成的损害是巨大的，不仅体现为人员的伤亡，也包括沉重的经济损失。在欧洲、北美、澳大利亚和日本等发达地区，每年因火灾导致的死亡率约为每十万人0.7至2.0人，受伤人数则远超于此。火灾造成的直接经济损失约占年度GDP的0.1%到0.3%。与此同时，建筑物的防火设计与工程成本，在整个建筑与施工总成本中的占比高达2.5%至5%。

在产品开发与工程设计领域，通过使用低密度材料以及将产品做得更小更薄，来实现轻量化和节约材料，已成为一种普遍的追求。然而，一个必须正视的工程矛盾是，低密度和薄壁化恰恰会使材料更易被引燃，且燃烧速度更快。因此，在开发新材料和新产品的初期阶段，就将材料的防火性能纳入考量，显得至关重要。

要准确评估和预测材料在复杂工况下的服役行为，就必须将其置于真实的环境交互中考量，而火灾无疑是其中一个可能对材料、产品乃至整个技术系统性能产生毁灭性影响的关键因素。如果您在实际工作中也面临类似的轻量化设计与防火安全之间的平衡挑战，我们非常乐意与您一同探讨解决方案。

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接下来的内容，将简要回顾火灾物理与化学的基本原理，并在此基础上，系统梳理用于表征材料燃烧行为的各类方法与技术。

当然，要全面理解材料的防火特性，也离不开对其通用热性能的掌握，相关表征方法在关于热性能的章节中有进一步的阐述。