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冬奥会开幕,零碳场馆、碳纤维,这些新材料将亮相
发表时间:2022-02-04     阅读次数:    

在万众瞩目和与疫情的对抗中,2022年北京冬奥会今日终于拉开序幕,除了期盼运动员们成绩出彩外,在火炬的设计、服装的设计、文创产品的设计上也非常出彩,其中不乏一些新科技,新材料的助力。


本文将盘点本届冬奥会上将有哪些新材料亮相


# 冬奥会场馆 碳排放趋近于零


比如,冬奥速滑馆采用了一种新的制冰技术,叫“二氧化碳跨临界直冷制冰”。这是目前世界上最环保的制冰技术,碳排放趋近于零。


再比如,有一种新的建筑材料被用在冬奥场馆设计上,叫“碲化镉发电玻璃”。也就是说,它既是玻璃,也是太阳能面板,可以为场馆提供电能。还有,国家速滑馆的整体建造也用了新结构和新材料,大量减少了建筑用材,屋顶重量只有传统屋顶的1/4,从源头上减少碳排放量。


# 冬奥会火炬,首次采用碳纤维


北京冬奥会火炬 - “飞扬”,不仅外形极具动感和活力,它的外壳也蕴含着“黑科技”。


“飞扬”的外壳不仅要耐火抗高温,还要能在极寒天气中使用。如何承受这“冰与火”的双重考验,奥秘就藏在一种新型材料里。

北京2008年奥运会火炬“祥云”采用的是铝合金材料,为了契合“绿色办奥”理念,体现艺术设计与科技创新的完美融合,这次研发团队将目光投向了“碳纤维”。


中国石化上海石化创新研究院总经理林生兵表示:它(碳纤维)的质量只有钢的1/4左右,但是强度是钢的7~9倍。


1860年,英国人在制作电灯灯丝时发明了碳纤维,它的力学性能十分优异,到了现代更被誉为“黑黄金”、21世纪“新材料之王”。这次,研发团队用碳纤维与树脂形成的复合材料来做奥运火炬,堪称世界首创。

“飞扬”采用氢做燃料,不仅环保,还因为氢燃料的特性保证了火炬能在极寒天气中使用。


但氢气作燃料,燃烧温度就会高于800℃。因此,“飞扬”火炬外壳的研制,就花了整整三个月时间,逐一攻克了多项技术难题。


碳纤维的应用前景无限广阔,但却有着森严的技术壁垒。此前,只被日本、美国等少数发达国家掌握,但经过长期研发攻关,上海石化成为国内首家、全球第四家掌握碳纤维大丝束产业化技术的企业。


# 冬奥会纪念钞,塑料钞和纸钞各不同


2021年12月21日,中国人民银行发行第24届冬季奥林匹克运动会纪念钞一套。面额20元,塑料钞和纸钞各1张。


冰上运动项目纪念钞为塑料钞,雪上运动项目纪念钞为纸钞;每张票面长为145毫米,宽为70毫米。

据纪念钞的主创设计师郑可新介绍,冰上运动项目是花样滑冰运动员图案,具有观赏性;雪上运动项目纪念钞是滑雪运动员图案,是运动员的竞技表现。


在防伪技术上,纪念钞采用动感全息宽条,透明视窗、光彩光变图案和雕刻凹印等,保证了纪念钞的安全性。


# rPET纤维工作服,温暖防水可再生


2021年11月,可口可乐中国宣布为北京冬奥会所有场馆的清废团队提供“温暖包”,采用了rPET材质(饮料瓶再生材质)的工作服套装。可口可乐中国表示,希望通过这一举措,提升公众对于循环再生理念的认知。


冬奥会场馆清废团队的外套设计,借鉴了户外冲锋衣的可拆卸功能,搭配了可拆卸的防寒外套和裤装,满足了极大温差下的作业需求,外套面料采用了rPET材料,具有良好的防水防污效果。


值得一提的是,可口可乐中国将“回”字元素融入工作服套装的设计之中。


此外,冬奥会场馆内放置的饮料瓶回收桶,方便消费者将消费后的饮料瓶投放。可口可乐中国将通过多链路、多场景的方式,展现饮料瓶的循环再生价值。


# 冬奥会“战衣”,快、护、暖、美


短道速滑作为冬奥会上的正式项目,一直都备受瞩目。速滑竞赛服处处体现着“科技含量”。冬季比赛服装项目总负责人、北京服装学院教授刘莉说,冬奥赛服要实现竞速类项目服装、防护材料及装备、耐低温保障材料及技巧类项目服装4类产品创新。


·速滑竞赛服会在大腿的部位,选择一种比普通纤维弹性强数10倍的橡胶材料,可以最大程度减少体力消耗;

·在右胯部的位置,则是会采用一种合成纤维,可有效减少摩擦力;

·为了较少空气阻力,速滑竞赛服的手脚处,使用了蜂窝样式的聚氨酯材料,以求最大限度提高运动员成绩。

滑雪是一项极具观赏性的滑雪运动,将速度与技巧有机结合,运动员要在高耸的雪山陡坡上完成快速滑降和回转动作。


运动员滑雪时,头部会发出大量的热量,需要佩戴透气保暖的头盔。滑雪头盔外壳材质主要是PC和ABS两种;内壳一般为高密度发泡材料,能在头部受到撞击后起到最佳的缓冲作用。


3D打印碳纤维速滑冰鞋,全称为“个体精准化碳纤维复合材料速滑冰鞋的研发与示范应用”。项目旨在采用碳纤维高性能复合材料进行速滑冰鞋的研发,通过建立速滑运动员脚型、足底数据库,研发3D足底扫描和打印系统,实现速滑冰鞋的个性化定制和快速制造。


目前,速滑运动员的定制冰鞋主要依靠采集运动员石膏脚模来实现,存在采集过程复杂、效率低、冰鞋制造时间长等问题。河北经贸大学杨金田教授团队将三维扫描技术和足底3D打印技术结合,能够很好地解决上述问题。


第一代产品与国内外主流品牌碳纤维速滑冰鞋进行关键参数比对,结果比国内高端速滑冰鞋重量降低4%、冰鞋剥离强度提升7%。第二代产品,部分参数上甚至具备了与国外同类产品‘掰手腕’的底气。”杨金田表示。


国创(淄博)中心在此预祝运动健儿们在比赛中发挥出实力和水平,勇争佳绩,为国争光!


 
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