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碳纤维等新材料助力绿色冬奥

时间：2022-02-16 11:55:25 来源：企业观察报 发布者：DN032

2月2日，冬奥会火炬接力启动仪式在北京隆重举行。奥运火炬“飞扬”的外形极具动感和活力，以祥云纹样“打底”，自下而上从祥云纹样逐渐过渡到剪纸风格的雪花图案，旋转上升，如丝带飘舞。值得一提的是，“飞扬”的外壳还蕴含着“黑科技”。不仅耐火抗高温，而且可以在极寒天气中使用。如何承受“冰与火” 的双重考验，奥秘就藏在一种新型材料里——碳纤维。经过三维立体编织，碳纤维丝束就像“织毛衣”一样织成了火炬外壳，看不出任何接缝与孔隙，整个造型浑然一体。

接触到“飞扬”的一刻，冬奥组委给它的第一个评价是轻，而且很牢固，怎么摔也摔不坏。另外一个是，冬季火炬传递的时候天气很冷，传统金属材料的手感不太好，复合材料可以解决这个问题，避免冰凉的握感。

碳纤维氢能产品大放异彩

此次冬奥会，碳纤维氢能产品大放异彩：搭载着储氢气瓶的氢燃料电池汽车陆续批量服务北京延庆和张家口两个赛区，助力2022冬奥会；由宇通集团和国家电投氢能公司合作开发的首批氢能通勤大巴，使用165L储氢气瓶组，设计续航里程可达630公里。

氢能产品不仅服务冬奥通勤领域，使用165L储氢气瓶组的物流保温车为赛区内外提供物流运输服务，而氢燃料电池警务巡逻车、消防巡逻车和邮政车则使用了53L储氢气瓶。在氢燃料电池汽车领域，车载储氢技术的改进将是未来氢燃料电池车发展的重点突破环节。在整个车载供氢系统中，储氢瓶是关键部件之一。其中，碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶被寄予厚望。

国产雪车装备从“无”到“有”

雪车是冬奥会中的一个传统项目，雪车背后凝聚的是中国奥运科研的硬实力。为此，航天材料及工艺研究所成立了专项工作组，在科技部和国家体育总局冬运中心的支持下，设立了“冬季项目碳纤维复合材料高性能器材关键技术”研发项目，突破了低风阻高可靠的外形结构一体化设计、高抗冲碳/玻混杂复合材料、复杂翼身融合结构一体化高质量成型等一系列的关键技术，最终完成了首辆国产双人雪车原理样机的设计、专用材料体系研制、产品研发与制造。在去年的中国国际复合材料工业技术展览会上，航天材料及工艺研究所把第一代雪车带到了创新产品展区进行展示。该雪车重约 180 千克，由碳纤维复合材料 + 合金材料联合打造，实现了国产雪车装备从“无”到“有”的突破。

国产3D打印碳纤维速滑冰鞋

为了改变全球知名碳纤维速滑冰鞋均由欧美公司垄断生产的局面，河北经贸大学运动生物力学教授杨金田及其科研团队建立了速滑运动员脚型和足底的数据库、足底3D扫描与打印系统。历时1年多时间，成功研制出第一代高性能碳纤维复合材料速滑冰鞋。与中国高端速滑冰鞋相比，碳纤维冰鞋重量减轻3%-4%，冰鞋剥离强度提升7%。

杨金田教授表示，团队将推进冰鞋的迭代，力争尽快进入产业化阶段。他还宣布，第二代国产冰鞋将能够与国外同类产品一较高下，实现对进口品牌的“弯道超车”，为我国冰雪运动发展增强“技力”。

碳纤维冰球杆亮相冬奥

碳纤维冰球杆通过制作碳纤维布时混入流体成型剂的工艺方法，将流体成型剂的流动性降低到预设阈值之下，并使碳纤维布的质量误差控制在±1g/㎡-1.5g/㎡；将碳纤维布制作的碳纤维球杆基材放入模具中，模具的充气压力控制在18000Kpa至23000Ka，并对碳纤维球杆基加热，以使冰球杆成型。

流体成型剂附着在碳纤维布表面，一方面增加碳纤维布的韧性，另一方面提升球杆整体的结构强度。碳纤维的冰球杆不易出现球杆开裂或折断的情形，确保冰球杆结实耐用。

碳纤维发热电缆暖融融

走进张家口冬奥村(冬残奥村)，绿色办奥的理念随处可见。在运动员公寓里，阳光透过落地窗照进室内，一片暖意融融。据介绍，运动员公寓房间内的地板下铺设碳纤维发热电缆，冬季采用电供热，将电能直接转化为热能，减少热量损耗。所使用的电能也全部来自张家口的风能发电，清洁可再生，绿色环保。

奥运村运营部工作人员表示，张家口冬奥村按照中国最高的绿建三星标准进行建设，通过采取一系列节地、节能、节材、节水措施，使冬奥村既符合绿色办奥的理念，又能充分满足冬奥会的需求。

（文章来源：企业观察报）

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