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【集萃网观察】
2022年2月4日，举世瞩目的第24届冬季奥林匹克运动会在中国北京国家体育场“鸟巢”隆重开幕。此后，为期16天的赛事中，近三千名运动员在严格落实“双闭环”管理、使用多项“黑科技”的比赛环境中尽情挥洒汗水，诞生了多项奥运记录和世界记录。
这其中，从开幕式现场到每一项冬季奥运比赛，从运动员到志愿者再到媒体工作者身上，都能看到纺织高科技产品的身影。纺织从只能满足人们日常普通生活的狭小定义中脱身出来，与可想象可触及的任意一个领域深度融合，衍生出具备高度科技集成的产品，从而焕发出巨大的潜力与生机。 国家先进功能纤维创新中心作为纺织行业的一份子，为了2022北京冬奥会的顺利举办与人员保障，也早早投身于产品研发的进程中，欣喜的是，多项成果被用于冬奥会现场。下面，让我们一起了解一下！ 技术研发攻关石墨烯碳纳米管复合导电纤维及织物的热管理应用 冬奥会在寒冬时节举办，极低的气温作为一把双刃剑困扰着工作人员。为解决穿着厚重、动作不便、手脚冰凉等一系列低温带来的问题，国家先进功能纤维创新中心联合北京创新爱尚家科技股份有限公司、新材料与产业技术北京研究院等协作单位，共同研发了“石墨烯碳纳米管复合导电纤维及织物的热管理应用”技术，并于2021年底入选第八届“中国十大纺织科技”。 颁奖现场 通过使用独特的上浆技术，将水性石墨烯、碳纳米管分散液等主要成分漂染到纤维（天然纤维，化学纤维）表面上，形成三维导电层从而制成具有高导电性（102Ω/cm-103Ω/cm）与高远红外发射效率（≥74%）的导电纤维。接着按照需要达到的能量密度、材料面积和材料柔软度，以导电纤维、铜箔丝、涤纶等纤维为原材料编织石墨烯加热布材料，产品具有良好的透气性，在通电情况下有优异的远红外发射性能，可直接作用于设备或人体，热传递效率高，能源浪费少。 目前已在寒冷环境下的热力保障设施、智能服饰等多场景实现应用。 1、开闭幕式鸟巢内场观礼台供暖保障 作为开闭幕式的举办场地，鸟巢等大型半露天体育场馆因3米以上的高大空间层，网格状的结构布局等造成了较差的保温条件。若采用传统对流采暖方式，会引发上热下冷的热场分布不均、能耗大、噪音等问题。 为此，国家先进功能纤维创新中心联合北京爱尚家科技股份有限公司、北京石墨烯技术研究院等协作单位，以安全、节能、舒适的理念，研发基于石墨烯的柔性低压供热模组、高性能阻燃及保温隔热织物，设计开发出了具有精准红外辐射取暖功能的加热座椅，并在开闭幕式的主席台及嘉宾观礼区获得了应用。 该款柔性电热织物，触感柔软轻薄，并拥有极高的电热转换效率，可在24V直流低压下迅速启动，实现高效红外辐射及传导。整个观礼台供暖电力总需求可控制在鸟巢整体电力负荷的0.098%，不到百分之一，十分节省能耗。轻触控制按键一、二、三档，即可分别实现47℃，37℃，30℃高中低三个温度的控制。织物可水洗、随意剪切，遇水后性能不会受到任何影响，在场馆遇到雨雪天气下也能保持安全稳定的发热性能。 2、赛事5G室外转播设备保温支持 冬奥正值传统春节假期，赋闲在家，大多数人或通过电视机或通过“央视频”等视频软件直播平台观看精彩比赛。此次冬奥会相关冰雪赛事通过云转播系统，不仅支持现场专业广播级摄像机的信号采集，还支持手机、非专业摄像设备、其他系统流信号接入，通过5G方式回传到云端，在云端进行制作，将最终的转播信号分发给多种平台，同时通过双云热备提供可靠性保障。5G+云转播系统提供基于4K超高清编解码和大带宽信号传输技术，为专业媒体机构第一时间提供了高质量的视音频信号。 而转播摄影设备在-20~-30℃的气温下，电池性能大幅度降低，续航降低50%以上，极大影响工作的开展。为此，国家先进功能纤维创新中心联合北京爱尚家科技股份有限公司、江苏奥神新材料股份有限公司等开发了高效轻薄设备保温方案，在5G转播团队的设备背包中获得了应用。 据了解，云转播5G背包可以非常方便地放在双肩背包里，跟随摄像记者的脚步在现场采集画面，实时回传。配置石墨烯自发热保温套的5G背包，可以将背包工作环境温度快速提高50℃，更好适应冬奥会赛场环境，能够保证在零下20℃乃至更低环境温度下云转播设备的正常开机和稳定续航。 3、冬奥后勤环卫团队温暖保障 让我们将目光从赛场转到后勤保障上，比赛之余，冬奥村的衣食住娱等各方面设施让运动员们宾至如归。在后勤保障上，除了吸睛的智能消毒机器人，志愿者及环卫工人们都在各方各面维护着正常秩序。 在2022冬奥会期间，北京环卫昌平公司承担着重要冬奥保障任务。为了实际关爱服务冬奥的环卫工人，今年1月，国家先进功能纤维创新中心向负责运动员生活垃圾转运的环卫团队寄出了一批技术升级的智能发热马甲。 而早在20年12月，创新中心就与北京环卫集团昌平公司开展对接，开发御寒功能的发热马甲，并于春节前向其捐赠了300件。经过一冬的使用测试和问卷调查收集，在舒适保暖的同时，发热马甲使得70%以上环卫工作者的腰肩痛等疲劳状况得到缓解，获得了广泛好评。 秉承“科技冬奥、绿色冬奥”的理念，创新中心在21年实测的基础上，开展循环可再生材料、碳纳米管/石墨烯复合导电纤维膜材料等多项技术的研发与应用，设计出升级版智能发热保暖马甲，交付给冬奥运动员垃圾转运团队体验使用。 其中，具体在以下几点进行了技术升级： 柔性碳纳米管/石墨烯电热组件：作为智能发热马甲核心电-热转换材料，具有智能控温、舒适无异物感、3秒快速升温、可耐受40次水洗（电阻变化≤10%）等优点，在低压电源驱动下，辐射波长5-20微米的远红外线，可穿透皮下4mm处，其产生的热效应具有保暖和理疗作用； 绿色保暖絮片：以可循环再生聚酯为原料，设计研发超薄絮片填充料，在高效保暖的同时，减轻环卫工作者的工服负重负担； 弹性复合防水舒适面料：采用超薄微孔膜+四向弹性织物的组合开发舒适防风、防水面料，在提升保暖性能的同时，保证环卫工作者的动作灵活性。 基金项目成果 自2020年以来，国家先进功能纤维创新中心已发布两期“盛虹·应急保障与公共安全用纤维材料及其制品科研攻关项目”专项基金，组织专家评审入选共51个项目，汇集多家企业与高校攻克了一批应用纳米纤维、纳米材料的高效防护制品及相关技术，涉及口罩、防护衣等高阻隔功能纤维材料、纳米与生物医用纤维材料与制品、防护用纤维与产品的检测与评价等方面。 创新中心组织北京服装学院、厦门当盛科技有限公司等协作单位，基于以上成果，设计开发了包含多种高效防护用品的多功能防疫包，在北京冬奥举办前组织人力物力，分别捐赠给国家体育总局体育科学研究所、体育信息中心、运动医学研究所等科技保障团队以及张家口冬奥保障团队。 该防疫包由三部分组成。一为口罩防疫包，口罩防疫包中共有三种不同技术制成的口罩、免洗手抗菌液以及消毒湿巾；另一为防疫收纳包，里有一双鞋套；最后则是将这两个组合在一起的外包装收纳袋。 外包装收纳袋设计 防疫包是由创新中心组织北京服装学院设计团队，结合运动员、冬奥保障人员等多种实际使用场景，兼顾防疫要求设计的多功能三合一收纳包组合。防疫包外表面材料与鞋套皆采用闪蒸法高密度聚乙烯特种纸，结合了纸张、薄膜、布匹的优点，具有结实耐用、防水透气、柔软强韧、抑菌、健康环保等优点，是一种用途极为广泛的材料。厦门当盛科技打破国外公司全球50余年单一供应的局面，实现了军用防生化、医疗防护领域关键材料纤维特种纸的国产化。 其中一款由创新中心、生纳科技等团队开发的纳米纤维防护口罩，采用静电纺丝等工艺制备纳米级纤维非织造滤膜，用制造人工血管的纳米纤维技术做防护口罩。同时与国产低阻高效熔喷相组合，具有高效低阻、高阻隔及防护性能、轻质舒适等优势，在确保超高过滤效果的同时又大大提高了口罩的透气性，具有巨大的应用潜力。 长效非酒精纳米抗菌液（免洗手）由开贝科技（苏州）有限公司开发。该抗菌液基于复合纳米铂金粒子研发，无酒精添加，具有两分钟起效、广谱杀菌99.9%、24小时长效抑菌等优异性能。 绿纤-卫赛尔湿巾由通用技术高新材料生产，采用莱赛尔纤维制成，含有75%医用酒精，可有效灭活新冠病毒，具备柔软亲肤的质感。 巴赫说，奥运会是全人类的一次伟大团结的聚会，给全人类带来对更美好未来的期待。在今天充满不确定性的世界中，奥运会比以往任何时候都更成为多元化世界中全人类希望、和平和团结的有力象征。 作为疫情发生以来首次如期举办的全球综合性体育盛会，北京冬奥会展现了中国人重信守诺的决心和魄力，中国科技日新月异的发展与变化，更向世界传递了不惧困难、战胜疫情的宝贵信心。 国家先进功能纤维创新中心十分能够有幸参与其中，将研发产品应用进冬奥的方方面面，回顾冬奥的举办，也为疫情之下创新中心如何实现可持续发展、将科技与纺织有效结合提供了有益启迪。 来源：国家先进功能创新中心