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      產業用紡織品——以科技之力“編織”冬奧精彩,彰顯中國力量!

      作者:武漢國量儀器 來源:http://www.thd2.com/ 日期:2022-02-24 09:34:33

      產業用紡織品——以科技之力“編織”冬奧精彩,彰顯中國力量!

       

      在剛剛閉幕的北京冬奧會賽場上,彰顯著科技創新力的紡織元素無處不在。新型纖維材料、新型非織造材料、智能紡織材料等創新材料,皆以科技之力編織冬奧精彩,彰顯中國力量!

       

      冬奧盛事為中國科技創新提供了試煉舞臺,國產冰雪黑科技競相展露風姿,既向公眾展示推廣了科技賦能、綠色環保意識,也為中國邁向自主知識產權強國蓄能發力。賽場內外,科技賦能浸潤方方面面,產業用紡織品表現尤為亮眼。

       

      土工與建筑

      膜結構建筑、索網結構建筑等等早已是現代建筑必不可少的材料與工藝。在北京冬奧會上,無論是冰立方還是雪如意,自然都離不開產業用紡織品的好身手。

      過濾與分離

      我國過濾材料行業已形成了從纖維、非織造材料、基布、濾袋,到過濾器裝備、工程服務等等的全產業鏈發展狀態。冬奧會上,不論是空氣消毒機還是消殺清掃機器人,工作中都使用了大量的產業用紡織品及非織造布材料,發揮著過濾、除塵等核心作用。

      醫療與衛生

      隨著我國非織造布產業的發展、國家對公共衛生加大投入,以及突發公共衛生事件的影響,高性能產業用紡織品在醫療衛生系統得到大面積推廣。冬奧會上,無論是中國自主研發的口罩,還是綠色環保的消毒濕巾,都化身為為冬奧保駕護航安全衛士。

      安全與防護

      目前,我國安全與防護用紡織品在防靜電、阻燃、防刺防割、防彈、防生化等方面取得了一系列成果。在冬奧會上,冬奧戰袍發揮了強大的保護性能,做到在高速運動中保護選手不受鋒利冰刃的威脅。

      結構增強

      近年,我國在碳纖維產業制備技術和生產能力方面取得比較大的突破,織造和立體編織成型技術、復合材料加工技術上取得一系列成果。冬奧場上的火炬飛揚、國產雪車等,都離不開碳纖維的加持。

       

      產業用紡織品如何“編織”冬奧精彩?

      火炬飛揚

      碳纖維加持、世界首創大尺寸異形結構件三維高精度球面立體編織機

      由中國石化上海石化牽頭研發的火炬主要分為外飄帶、內飄帶和氫氣燃燒裝置3個部分。外殼不僅要耐火抗高溫,還要能在極寒天氣中使用,如何承受這“冰與火”的雙重考驗?奧秘就藏在一種新型材料里——碳纖維。碳纖維的質量只有鋼的1/4左右,但是強度是鋼的7~9倍。

      火炬“飛揚”的外飄帶造型非常特殊,是一個高維曲面體,對于工程化制造來說是一種極其復雜的異形結構件。而“織”火炬的“秘密武器”則是由東華大學獨家研制、世界首創的大尺寸異形結構件三維高精度球面立體編織機,該系列編織機可編織大飛機、高鐵等大尺寸結構承力件,也可編織螺旋槳、無人機、火炬外飄帶等精密異形結構件。它總共有576個編織錠子,可編織最大截面500*500毫米,是目前世界上功能最強、編制尺寸最大的三維球面立體編織機。

       

      火炬的火從里面燒出來,一般復合材料都不能在火里燒,到500℃一燒就沒了。上海石化與核八所一起攻關,引入高性能樹脂、與碳纖維一起做成碳纖維復合材料,最后通過工藝調整,把火炬上半段燃燒端在1000℃以上高溫中進行陶瓷化,有效解決了在高溫制備過程中火炬外殼起泡、開裂等難題,達到了既能夠耐溫又能夠耐火的要求,實現了燃燒溫度>800℃氫氣燃燒環境下正常使用。

      特種保密網

      穿上了航天專用特種繩索

      開幕式上,三張總面積近2800平方米的偽裝網讓冬奧圣火懸念留到最后一刻??椘疬@張保密網的,是來自青島的海麗雅集團有限公司。對于偽裝網來說,透風和遮光本身就是矛盾的。針對遮光性,研發團隊從材質和網眼密度上著手改進;針對透風性,研發團隊為特種防護網穿上了航天專用特種繩索,這種高性能超纖繩纜重量輕,但是強度比鋼纜還要大,同時兼顧了細、輕、延伸率小的特性,此外,研發團隊從橫豎兩個方向,在偽裝網的基礎上增加了近3000米的特種繩,這相當于給整個網增加了骨架。

       

      防疫用品

      邦維公司助力冬奧

      邦維公司為冬奧會延慶賽區提供的保障物資包含現場消殺、環境測溫、醫療防護、垃圾收集、標本采樣共五大類30余種防疫用品,在延慶賽區啟動賽時“大閉環”管理之前,順利完成了防疫物資的物流配送、安裝調試及現場培訓等服務,有效助力延慶賽區各項工作安全穩定的開展,為北京乃至全球這場冰雪盛宴做出了自己的貢獻及使命擔當。

      北京冬奧會張家口賽區連續降雪,云頂場館清廢保障團隊出動清廢服務工作人員近200人,進行鏟冰除雪保潔等工作,確保道路通暢等清廢保障工作任務的順利完成。據悉,這些工作人員的服飾由可口可樂中國提供,外套設計借鑒了戶外沖鋒衣的可拆卸功能,搭配了可拆卸的防寒外套和褲裝,滿足了極大溫差下的作業需求,外套面料采用了RPET材料(飲料瓶再生材質),具有良好的防水防污效果。


      防護口罩

      采用具有高透、高物理阻隔的全新納米級阻隔材料

       

      冬奧會定制版納纖膜防護口罩采用具有高透、高物理阻隔的全新納米級阻隔材料——納纖膜,不僅能夠充分阻隔各種微小顆粒、真菌、細菌以及流感和新冠病毒,而且可以將水汽更好地傳遞到外層,形成單向導濕的功能,達到持久的干爽舒適。

      消毒濕巾

      綠色環保、純天然可降解

       

      通用技術高新材料集團有限公司明星產品綠纖®衛賽爾酒精消毒濕巾入選冬奧防疫包。供國家體育總局體育科學研究所、各省隊運動員、新聞記者、冬奧工作人員使用。該款濕巾由100%綠纖®Lycell水刺非織造布制成,柔軟親膚、綠色環保、純天然可降解,同時濕巾厚實不起毛,擦拭不易破。

      保暖絮片

      吸收轉換光能和人體的熱能并實現長時間蓄熱

       

      北京冬奧會和冬殘奧會制服以及安保民警防寒服裝中的保暖內芯由江蘇康大無紡有限公司制造。此次研制的北京冬奧制服專用保暖材料——多維蓄熱保暖絮片,70%采用了中國石化儀征化纖有限責任公司的多種功能性滌綸短纖,30%采用了恒天中纖紡化無錫有限公司與上海安凸阻燃纖維有限公司聯合研制的功能性錦綸短纖。這些多功能性短纖可以吸收轉換光能和人體的熱能并實現長時間蓄熱,同時功能性短纖的質輕、柔軟、回彈好和吸濕性好的特點提高了保暖絮片的舒適性。

       

      石墨烯發熱背包

      實現石墨烯柔性織物加熱技術低溫應用

       

      由北京創新愛尚家科技有限公司聯合北京石墨烯技術研究院有限公司研發的低溫環境石墨烯智能發熱產品及熱力保障應用技術,可針對冬奧會低溫環境下人員、現場專業設備的保暖需求,突破石墨烯柔性織物加熱材料的低溫啟動和運行、快速電熱轉換等關鍵技術,實現石墨烯柔性織物加熱技術低溫應用。北京國際云轉播科技有限公司承接了冬奧賽場的高清視頻云轉播工作,其中在張家口賽區的保障工作,需要工作人員背一個云轉播背包,利用愛家科技的石墨烯加熱裝置,里面的轉播設備可在零下20℃正常開機使用。

      短道速滑戰袍

      吸濕減阻面料性達到或超過國外同類面料水平

       

      在接近三年的研發過程中,廣東德潤紡織有限公司通過各種工藝試驗和調整,為速度滑冰制備了十幾種面料。新開發的面料中有四種減阻效果增強了10%。其中有兩款最終被選中運用在冬奧會速度速滑比賽服上面。經過測試,德潤紡織制作的吸濕減阻面料性能達到或者超過國外同類面料水平。短道速滑易產生身體接觸,所以運動員要佩戴安全頭盔以及耐割防扎的手套、護腿板、護膝、護頸等。比賽服不僅需有低風阻性能,助力運動員高速滑行,還需要有強大的保護性能,在高速運動中保護選手不受鋒利冰刃的威脅。這次北京冬奧會中,短道速滑隊員們穿的戰袍,具備了高質量的防切割和減阻效果,防切割強度是鋼絲的15倍。

       

      獎牌綬帶

      斷裂強度達到900N以上,同時采用綠色印染技術

       

      北京冬奧會獎牌綬帶來自萬事利絲綢,研發團隊選取100%優質桑蠶絲為原料,絲綢采用24姆米厚度的五枚組織桑波緞,斷裂強度測試結果達到900N以上,可牢牢拴住90公斤的物品而不發生斷裂。為了使染料能夠牢牢固著在絲綢面料上,團隊針對染料和絲綢面料都進行了特別處理。同時采用了色彩數字化的GBART綠色印染新技術,這一技術不僅讓色彩重現度達到99%,相較于傳統印花技術,還免去水洗流程,實現污水、氨氮等污染物減排,全面展現了綠色冬奧的理念。

      腋下創口貼

      世界上最小、最精準的可穿戴式測溫設備

       

      本次冬奧會推出了多種抗疫黑科技,其中一款目前世界上最小、最精準的可穿戴式測溫設備腋下創可貼出自位于泰安的山東醫工健康科技有限公司的研發團隊。這體溫計的芯片傳感器僅有沙粒大小。需要測溫的人員只需將設備貼合在腋下的皮膚上,即可實現自動測量、自動上報,一旦發現體溫異常,遠端檢測人員便會發出預警,測溫者自己也可通過手機App關聯后隨時獲取測量結果。腋下創口貼測溫精度極高,達到了0.05℃,美國的同類體溫貼檢測精度為0.1℃~0.2℃。而且腋下創口貼功耗極低,充一次電可用10天。

      透氣防滲毯

      透水透氣,冬天不結冰

       

      仁創生態環??萍脊煞萦邢薰狙邪l生產的透氣防滲毯,用于首都體育館配套的景觀河道建設,符合了海綿城市的發展定位。崇禮雪如意奧運環道也應用了該產品,實現了透水透氣,冬天不結冰。崇禮古楊樹場館采用該產品和硅砂蓄水凈化技術,以收集山頂溶雪水用于賽道造冰,保證水質好。作為2022年北京冬奧會保障項目,南長河生態景觀提升工程主要解決五塔寺路通行條件差、慢行系統弱、道路設施破等問題,可有效治理南長河雨水直排入河污染、濱河步道不貫通、冬季景觀效果差等情況。這次整治是通過蜂巢蓄水凈化技術,在河道堤岸建設生態凈化池,用于初期雨水過濾,去除雨水中較高的固體懸浮物,并通過內置管道,將過濾后雨水導入生態凈化池中,既增添了觀賞性,又能保證河道整體水質。

       

      滑雪頭盔

      防護性能比歐洲標準高出至少20%

       

      大連理工大學科研團隊采用碳纖維、玻璃纖維、彈性體三種成分合成的新材料設計了一款滑雪頭盔,使其剛度提高四倍,拉伸強度提高三倍。其外殼和火箭中常見的曲面壁板類似,能起到四兩撥千斤的效果。這款頭盔重量只有約700克,在沒有大幅增加重量和厚度的前提下,其防護性能比歐洲標準高出至少20%。頭盔還充分考慮到亞洲人的頭型特征。團隊采集了大量國家隊運動員的頭型數據,并研發了設計軟件,實現了運動員頭盔的定制化,有效改善了長時間佩戴的舒適性。

       

      滑雪板

      環氧樹脂材料,提升滑雪板整體強度、抗震性等

       

      對于滑雪運動員來說,滑雪板至關重要,雪板板芯多采用木材或聚氨酯,一般會使用玻璃纖維或碳纖維等復合材料進行包裹以增強結構,橫豎維度的纖維交錯在一起,賦予滑雪板兩個方向的剛度,有助于對抗扭轉和剪切?;┌骞饣谋砻媸且环N聚合物材料——環氧樹脂,用來提升滑雪板整體強度、抗震性等。

      國產雪車

      采用國產TG800宇航級碳纖維復合材料

       

      為了能讓有著冰上F1”之稱的國產雪車高速奔馳,雪車車身所用的材料要求質量輕、強度高,因此,制造雪車瞄準了碳纖維復合材料,而且采用了高強度等級國產TG800宇航級碳纖維復合材料。該材料由太鋼鋼科公司生產,可制作雪車和雪車頭盔。采用碳纖維復合材料后,雪車能在保證運動員安全的前提下,最大程度減輕車身重量,降低重心,使雪車滑起來更平穩。據悉,碳纖維復合材料的雙人雪車車身重量只有50公斤左右。

       

      22種可降解餐具

      具有一定耐菌性、阻燃性和抗紫外線性

       

      安徽豐原生物纖維股份有限公司為北京冬奧會和冬殘奧會提供用生物材料聚乳酸制成的22種可降解餐具產品。這些可降解餐具在使用和生物降解過程中不產生有毒有害物質,具有一定耐菌性、阻燃性和抗紫外線性,健康環保又安全。

      抗凍混凝土

      使用特種CF50P8F250鋼纖維

       

      作為亞洲建造的最大冰面的技術支撐,冰絲帶工程大面積采用特種混凝土。建設中主要采用了三種特種混凝土:抗凍混凝土、補償收縮混凝土、自密實混凝土。其中抗凍混凝土,在混凝土中摻入適量鋼纖維,提高了混凝土的抗裂能力,達到改善凍融性能的效果。在國家速滑館冰下地面建造過程中就使用了特種CF50P8F250鋼纖維抗凍混凝土。


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