作者:郑金武 来源:中国科学报 发布时间:2022/2/10 20:47:36
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酷炫新材料助力冬奥打造“硬实力”

 

科技冬奥是北京2022年冬奥会的一大亮点。在安全保障、热力保障和绿色环保等方面,诸多新材料的充分展示和应用,也使本届冬奥会展现了“硬实力”。

由北京科技大学李晓刚教授主导完成的“高性能低合金耐蚀钢系列钢种研制及应用成套技术”,不仅应用于冬奥会场馆设施建设,也将为我国先进制造与工业技术领域、国家重大需求提供“硬核”技术支持。

“冬奥会的赛道会使用盐类融雪剂,因此建造赛道的钢材需要克服严重腐蚀问题,同时还要耐磨,不允许出丝毫偏差。”李晓刚表示,赛道新钢种的研发甚至比海洋设施耐腐蚀性研发还要艰巨。“我国致力于打造冰雪运动强国,这个‘强’并不单一体现在比赛取得的成绩上,还在于高质量建设冬奥会各项重大工程。”

免涂装抗融雪剂耐蚀钢组装现场。北科大、北京市科委供图

李晓刚团队经过反复查阅数据、制定最严格的新钢种评价方案,通过大量实验,最终与首钢合作研发的免涂装抗融雪剂耐蚀钢,应用于北京冬奥滑雪大跳台和雪车雪橇中心场馆等工程,既安全又环保。

中国科学院过程工程研究所和北京科技大学材料学院联合团队成功研制出长寿命、高储热密度、一致熔融型水合盐相变材料,该材料寿命长、储热能力强。基于该材料完成的“谷电—相变储热清洁供暖系统主导的相变储热”谷电清洁供暖示范工程,于2021年开始在张家口赛区进行试运行调试,工程总功率1.2MW,解决了极寒气候下复杂结构山地建筑清洁能源供暖的储热难题,保障了冬奥会山地转播中心的供暖,为实现绿色、低碳冬奥提供技术支撑。

北京创新爱尚家科技公司联合北京石墨烯技术研究院共同研发了石墨烯柔性织物加热材料快速电热转换等关键技术,实现了石墨烯柔性织物加热技术低温应用,并开发了石墨烯加热相关产品。这些产品具备柔软、透气、耐弯折等性能,能够在零下40℃情况下实现发热启动,并可使多个区域发热,且历经50次水洗仍能保持良好性能。

由这种“智能温控石墨烯织物”制作成的冬奥工作人员服装,可通过按键手动、App软件操控与智能语音多种模式操作,在38℃至52℃之间进行温度调节,实现精准调温,调温精度达到1℃。

为解决冬奥场馆和比赛现场等极低温环境下转播设备不能正常工作的难题,爱尚家科技等单位共同研究确定了石墨烯低温保障方案,采用石墨烯柔性织物电热材料、石墨烯改性气凝胶、石墨烯低温电池等,使云转播背包内可以瞬间产生50℃的温升,以保证在零下40℃环境下云转播设备的正常使用。

由中国工程院院士、中国建材集团总工程师彭寿团队自主开发的碲化镉发电玻璃,被应用于国家速滑馆和张家口冬奥会配套设施改造项目中。该产品具有弱光性能好、抗衰减等特点,既满足了功能性要求,同时还兼具经济性和艺术性,为未来光伏产品的应用模式、应用场景提供了新思路。

“作为材料的创造者和创新者,我们要为冬奥会场馆建设中做出应有的贡献。”彭寿表示,“碲化镉发电玻璃不仅具有建筑材料的特性,而且能够发电,是新型绿色环保建筑材料,目前在全国已有多个应用碲化镉发电玻璃的光伏建筑一体化示范项目。通过冬奥会场馆的建设应用,碲化镉发电玻璃将成为绿色和科技办奥交汇的创新点。”

北新建材公司则发挥其在新型建材、绿色低碳、节能环保等多领域综合技术优势,为冬奥会项目建设提供从原材料、生产、产品,到建造、运行、回收的全生命周期绿色产品。

中岩科技有限公司自主研发生产的混凝土膨胀剂成功应用于国家速滑馆基础建设,由膨胀剂配制的补偿收缩混凝土可减免混凝土结构物因干缩和冷缩产生有害裂缝,克服结构渗漏问题,起到结构自防水的效果。

 
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