【集萃網觀察】
2022年2月4日，舉世矚目的第24屆冬季奧林匹克運動會在中國北京國家體育場“鳥巢”隆重開幕。此后，為期16天的賽事中，近三千名運動員在嚴格落實“雙閉環(huán)”管理、使用多項“黑科技”的比賽環(huán)境中盡情揮灑汗水，誕生了多項奧運記錄和世界記錄。
這其中，從開幕式現場到每一項冬季奧運比賽，從運動員到志愿者再到媒體工作者身上，都能看到紡織高科技產品的身影。紡織從只能滿足人們日常普通生活的狹小定義中脫身出來，與可想象可觸及的任意一個領域深度融合，衍生出具備高度科技集成的產品，從而煥發(fā)出巨大的潛力與生機。 國家先進功能纖維創(chuàng)新中心作為紡織行業(yè)的一份子，為了2022北京冬奧會的順利舉辦與人員保障，也早早投身于產品研發(fā)的進程中，欣喜的是，多項成果被用于冬奧會現場。下面，讓我們一起了解一下！ 技術研發(fā)攻關石墨烯碳納米管復合導電纖維及織物的熱管理應用 冬奧會在寒冬時節(jié)舉辦，極低的氣溫作為一把雙刃劍困擾著工作人員。為解決穿著厚重、動作不便、手腳冰涼等一系列低溫帶來的問題，國家先進功能纖維創(chuàng)新中心聯(lián)合北京創(chuàng)新愛尚家科技股份有限公司、新材料與產業(yè)技術北京研究院等協(xié)作單位，共同研發(fā)了“石墨烯碳納米管復合導電纖維及織物的熱管理應用”技術，并于2021年底入選第八屆“中國十大紡織科技”。 頒獎現場 通過使用獨特的上漿技術，將水性石墨烯、碳納米管分散液等主要成分漂染到纖維（天然纖維，化學纖維）表面上，形成三維導電層從而制成具有高導電性（102Ω/cm-103Ω/cm）與高遠紅外發(fā)射效率（≥74%）的導電纖維。接著按照需要達到的能量密度、材料面積和材料柔軟度，以導電纖維、銅箔絲、滌綸等纖維為原材料編織石墨烯加熱布材料，產品具有良好的透氣性，在通電情況下有優(yōu)異的遠紅外發(fā)射性能，可直接作用于設備或人體，熱傳遞效率高，能源浪費少。 目前已在寒冷環(huán)境下的熱力保障設施、智能服飾等多場景實現應用。 1、開閉幕式鳥巢內場觀禮臺供暖保障 作為開閉幕式的舉辦場地，鳥巢等大型半露天體育場館因3米以上的高大空間層，網格狀的結構布局等造成了較差的保溫條件。若采用傳統(tǒng)對流采暖方式，會引發(fā)上熱下冷的熱場分布不均、能耗大、噪音等問題。 為此，國家先進功能纖維創(chuàng)新中心聯(lián)合北京愛尚家科技股份有限公司、北京石墨烯技術研究院等協(xié)作單位，以安全、節(jié)能、舒適的理念，研發(fā)基于石墨烯的柔性低壓供熱模組、高性能阻燃及保溫隔熱織物，設計開發(fā)出了具有精準紅外輻射取暖功能的加熱座椅，并在開閉幕式的主席臺及嘉賓觀禮區(qū)獲得了應用。 該款柔性電熱織物，觸感柔軟輕薄，并擁有極高的電熱轉換效率，可在24V直流低壓下迅速啟動，實現高效紅外輻射及傳導。整個觀禮臺供暖電力總需求可控制在鳥巢整體電力負荷的0.098%，不到百分之一，十分節(jié)省能耗。輕觸控制按鍵一、二、三檔，即可分別實現47℃，37℃，30℃高中低三個溫度的控制。織物可水洗、隨意剪切，遇水后性能不會受到任何影響，在場館遇到雨雪天氣下也能保持安全穩(wěn)定的發(fā)熱性能。 2、賽事5G室外轉播設備保溫支持 冬奧正值傳統(tǒng)春節(jié)假期，賦閑在家，大多數人或通過電視機或通過“央視頻”等視頻軟件直播平臺觀看精彩比賽。此次冬奧會相關冰雪賽事通過云轉播系統(tǒng)，不僅支持現場專業(yè)廣播級攝像機的信號采集，還支持手機、非專業(yè)攝像設備、其他系統(tǒng)流信號接入，通過5G方式回傳到云端，在云端進行制作，將最終的轉播信號分發(fā)給多種平臺，同時通過雙云熱備提供可靠性保障。5G+云轉播系統(tǒng)提供基于4K超高清編解碼和大帶寬信號傳輸技術，為專業(yè)媒體機構第一時間提供了高質量的視音頻信號。 而轉播攝影設備在-20~-30℃的氣溫下，電池性能大幅度降低，續(xù)航降低50%以上，極大影響工作的開展。為此，國家先進功能纖維創(chuàng)新中心聯(lián)合北京愛尚家科技股份有限公司、江蘇奧神新材料股份有限公司等開發(fā)了高效輕薄設備保溫方案，在5G轉播團隊的設備背包中獲得了應用。 據了解，云轉播5G背包可以非常方便地放在雙肩背包里，跟隨攝像記者的腳步在現場采集畫面，實時回傳。配置石墨烯自發(fā)熱保溫套的5G背包，可以將背包工作環(huán)境溫度快速提高50℃，更好適應冬奧會賽場環(huán)境，能夠保證在零下20℃乃至更低環(huán)境溫度下云轉播設備的正常開機和穩(wěn)定續(xù)航。 3、冬奧后勤環(huán)衛(wèi)團隊溫暖保障 讓我們將目光從賽場轉到后勤保障上，比賽之余，冬奧村的衣食住娛等各方面設施讓運動員們賓至如歸。在后勤保障上，除了吸睛的智能消毒機器人，志愿者及環(huán)衛(wèi)工人們都在各方各面維護著正常秩序。 在2022冬奧會期間，北京環(huán)衛(wèi)昌平公司承擔著重要冬奧保障任務。為了實際關愛服務冬奧的環(huán)衛(wèi)工人，今年1月，國家先進功能纖維創(chuàng)新中心向負責運動員生活垃圾轉運的環(huán)衛(wèi)團隊寄出了一批技術升級的智能發(fā)熱馬甲。 而早在20年12月，創(chuàng)新中心就與北京環(huán)衛(wèi)集團昌平公司開展對接，開發(fā)御寒功能的發(fā)熱馬甲，并于春節(jié)前向其捐贈了300件。經過一冬的使用測試和問卷調查收集，在舒適保暖的同時，發(fā)熱馬甲使得70%以上環(huán)衛(wèi)工作者的腰肩痛等疲勞狀況得到緩解，獲得了廣泛好評。 秉承“科技冬奧、綠色冬奧”的理念，創(chuàng)新中心在21年實測的基礎上，開展循環(huán)可再生材料、碳納米管/石墨烯復合導電纖維膜材料等多項技術的研發(fā)與應用，設計出升級版智能發(fā)熱保暖馬甲，交付給冬奧運動員垃圾轉運團隊體驗使用。 其中，具體在以下幾點進行了技術升級： 柔性碳納米管/石墨烯電熱組件：作為智能發(fā)熱馬甲核心電-熱轉換材料，具有智能控溫、舒適無異物感、3秒快速升溫、可耐受40次水洗（電阻變化≤10%）等優(yōu)點，在低壓電源驅動下，輻射波長5-20微米的遠紅外線，可穿透皮下4mm處，其產生的熱效應具有保暖和理療作用； 綠色保暖絮片：以可循環(huán)再生聚酯為原料，設計研發(fā)超薄絮片填充料，在高效保暖的同時，減輕環(huán)衛(wèi)工作者的工服負重負擔； 彈性復合防水舒適面料：采用超薄微孔膜+四向彈性織物的組合開發(fā)舒適防風、防水面料，在提升保暖性能的同時，保證環(huán)衛(wèi)工作者的動作靈活性。 基金項目成果 自2020年以來，國家先進功能纖維創(chuàng)新中心已發(fā)布兩期“盛虹·應急保障與公共安全用纖維材料及其制品科研攻關項目”專項基金，組織專家評審入選共51個項目，匯集多家企業(yè)與高校攻克了一批應用納米纖維、納米材料的高效防護制品及相關技術，涉及口罩、防護衣等高阻隔功能纖維材料、納米與生物醫(yī)用纖維材料與制品、防護用纖維與產品的檢測與評價等方面。 創(chuàng)新中心組織北京服裝學院、廈門當盛科技有限公司等協(xié)作單位，基于以上成果，設計開發(fā)了包含多種高效防護用品的多功能防疫包，在北京冬奧舉辦前組織人力物力，分別捐贈給國家體育總局體育科學研究所、體育信息中心、運動醫(yī)學研究所等科技保障團隊以及張家口冬奧保障團隊。 該防疫包由三部分組成。一為口罩防疫包，口罩防疫包中共有三種不同技術制成的口罩、免洗手抗菌液以及消毒濕巾；另一為防疫收納包，里有一雙鞋套；最后則是將這兩個組合在一起的外包裝收納袋。 外包裝收納袋設計 防疫包是由創(chuàng)新中心組織北京服裝學院設計團隊，結合運動員、冬奧保障人員等多種實際使用場景，兼顧防疫要求設計的多功能三合一收納包組合。防疫包外表面材料與鞋套皆采用閃蒸法高密度聚乙烯特種紙，結合了紙張、薄膜、布匹的優(yōu)點，具有結實耐用、防水透氣、柔軟強韌、抑菌、健康環(huán)保等優(yōu)點，是一種用途極為廣泛的材料。廈門當盛科技打破國外公司全球50余年單一供應的局面，實現了軍用防生化、醫(yī)療防護領域關鍵材料纖維特種紙的國產化。 其中一款由創(chuàng)新中心、生納科技等團隊開發(fā)的納米纖維防護口罩，采用靜電紡絲等工藝制備納米級纖維非織造濾膜，用制造人工血管的納米纖維技術做防護口罩。同時與國產低阻高效熔噴相組合，具有高效低阻、高阻隔及防護性能、輕質舒適等優(yōu)勢，在確保超高過濾效果的同時又大大提高了口罩的透氣性，具有巨大的應用潛力。 長效非酒精納米抗菌液（免洗手）由開貝科技（蘇州）有限公司開發(fā)。該抗菌液基于復合納米鉑金粒子研發(fā)，無酒精添加，具有兩分鐘起效、廣譜殺菌99.9%、24小時長效抑菌等優(yōu)異性能。 綠纖-衛(wèi)賽爾濕巾由通用技術高新材料生產，采用萊賽爾纖維制成，含有75%醫(yī)用酒精，可有效滅活新冠病毒，具備柔軟親膚的質感。 巴赫說，奧運會是全人類的一次偉大團結的聚會，給全人類帶來對更美好未來的期待。在今天充滿不確定性的世界中，奧運會比以往任何時候都更成為多元化世界中全人類希望、和平和團結的有力象征。 作為疫情發(fā)生以來首次如期舉辦的全球綜合性體育盛會，北京冬奧會展現了中國人重信守諾的決心和魄力，中國科技日新月異的發(fā)展與變化，更向世界傳遞了不懼困難、戰(zhàn)勝疫情的寶貴信心。 國家先進功能纖維創(chuàng)新中心十分能夠有幸參與其中，將研發(fā)產品應用進冬奧的方方面面，回顧冬奧的舉辦，也為疫情之下創(chuàng)新中心如何實現可持續(xù)發(fā)展、將科技與紡織有效結合提供了有益啟迪。 來源：國家先進功能創(chuàng)新中心
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