科技冬奥: 颁奖礼仪服美观又保暖
冬奥科技
冬奥来了丨中国文化传统与高科技石墨烯深度结合 颁奖礼仪服美观又保暖
奥运会颁奖礼仪服装，是每届奥运会的举办国展示本国文化的最重要的一种方式。和夏季奥运会不同，冬奥会运动场馆的温度最低甚至可以达到零下30多度，在如此冷的环境中，如何让颁奖礼仪服装既能美观、舒适，又能暖意融融呢？
本届冬奥会颁奖礼仪服装共有三套方案。分别为“瑞雪祥云”“鸿运山水”和“唐花飞雪”。颁奖礼仪服装不仅要呈现礼仪人员端庄、大方的形象，还要满足防寒保暖的要求。
衣服里这一片片黑色的材料，就是中国航发针对本届冬奥会研发的第二代石墨烯（Graphene）发热材料，它可以快速升温，帮助工作人员抵抗零下30多度的严寒。
中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人 陈利军：这个项目其实是一个科技冬奥的专项。在礼仪人员服装里边有一套内胆，这套内胆用了全套的石墨烯材料的新装备，所以看着礼仪姑娘们，外面穿得很薄，但里面内胆全套的石墨烯会给它提供一个温度的保障。我们其实做了一个中国文化传统与高科技石墨烯的一个深度结合。
石墨烯是目前为止导热系数最高的材料，在通电的情况下，碳分子团之间相互摩擦、碰撞而产生热能，热能又通过远红外线以平面方式均匀地辐射出来，可以能很好地被人体接受，产生一种由内而外的温暖。同时，为保证在室外长时间工作的工作人员不感到寒冷，科研人员还开发出多种产品，满足各场馆，各工种的不同需求。
中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人 陈利军：我们给工作人员准备了有围巾、马甲、手套、袜子等一系列的石墨烯的加热类产品，可以快速地使人体升温，恢复到正常的温度值。保障我们的工作人员在零下40摄氏度的情况下，还有非常好的温度保障，又非常轻便。
石墨烯材料到底长什么样？
石墨烯发热材料的应用，大幅度提升了人的体感温度，让工作人员在料峭寒风中也可以暖意融融。那冬奥保暖服装中的石墨烯到底长什么样？又是如何发热的呢？
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针对本次冬奥会需求，为了解决穿戴的舒适性，专项小组的科研人员专门研发了第二代石墨烯发热材料，它的质感有点接近纯棉布料。
中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人 陈利军：石墨烯的第一代材料，因为它不透气，用在身上以后，汗排不出去，容易造成低温灼伤，所以它不能做穿戴类的服装。针对冬奥的应用场景，我们开发了石墨烯的第二代柔性热管理材料，它的基材是布料或纤维肌，所以这样的材料柔软还透气。
科研人员告诉记者，针对冬奥会外有雪水，内有汗水的特殊情况。相较于第一代材料，为冬奥会专门打造的第二代石墨烯材料还能剪裁和水洗，保证了产品的安全性和可靠性。
中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人 陈利军：比如我把它剪断了，它还可以正常使用。并且将它放到水里揉搓清洗，再通上一个5伏充电宝。现在直接点亮它，我们可以用温枪来检查一下它这时候的温度，虽然剪断了并且用水洗了，仍然可以正常地工作。
科研人员介绍，通过新材料的使用，冬奥发热服在保证安全性的前提下，还可重复使用。
新闻链接>>石墨烯：材料学的科技革新
在本届冬奥会大显身手的石墨烯材料到底是什么？又是如何被发现的呢？跟随记者镜头一起去揭开石墨烯神秘的面纱。
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石墨烯是一种新型材料，最早由英国的两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫发现。他们用胶带反复粘贴石墨，得到越来越薄的石墨薄片，通过不断操作，最终得到了仅由一层碳原子构成的石墨烯。
单层的石墨烯要比石墨具备更好的热传导性能，也是到目前为止导热系数最高的碳材料。
中国航发北京石墨烯技术研究院院长 王旭东：当石墨烯材料两边被加入电场以后，电子的穿梭造成波动，所以说石墨烯发热它带来的效果就更加接近于光波，让我们感觉到阳光的温暖。
王旭东告诉记者，石墨烯制备技术已经非常成熟了，可以针对不同用途和不同要求，快速制备石墨烯材料，未来它将在高端装备、新能源等多个领域得到广泛应用。
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目前，很多电暖器中都加入了石墨烯材料，作为其发热材料。
应用石墨烯柔性发热织物材料的云转播背包（含有石墨烯加热层、保温层），可以瞬间产生50℃的温升，配备低温电池，以保证在冬奥环境零下20℃环境下，云转播设备既可方便携带、轻量出行，又能有效应对低温挑战。
除了冬奥服装，受到全民喜爱的“冰墩墩”也有石墨烯技术的赋能。2020年11月11日，“石墨烯冰墩墩暖手宝”获冬奥组委批准上市，具有45℃、55℃两档温度调节。科技加持的“冰墩墩”，不仅萌萌的，还能给人带去温暖。石墨烯技术在冬奥会特许商品的首次应用和尝试，也让冬奥特许商品充满科技感。
【北京冬奥会】“穿上”高科技 石墨烯让北京冬奥会无惧严寒
【解说】北京冬奥会正在进行，除了精彩赛事，科技元素也成为一大亮点。它们不仅体现在比赛设施、防疫设备上，也体现在人们衣食住行的方方面面。在赛场人员身着的衣物中，就有石墨烯技术的应用。
【解说】据介绍，石墨烯是目前导热系数最高的材料，在北京冬奥会相关人员穿着的衣服、围巾、袜子、手套等衣物中，就采用了石墨烯纺织物柔性发热材料。
【同期】中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人 陈利军
这个材料从物理状况上来看，它就像一块普通的布料一样，我们把石墨烯做成一种水性分散液，并且把水性分散液用特殊的方式沉积成类似于纤维的布状的一种结构，所以这种材料非常柔软、透气、水洗，还很安全，用剪刀剪它都没有问题，并且在使用过程中即使泡水，也都可以正常工作。
【解说】陈利军指着身上的一件石墨烯加热马甲说，北京冬奥会运动场馆的温度最低可达-30 ℃，穿戴上有石墨烯发热材料的衣物，可以快速升温，帮助工作人员抵御寒冷。
【同期】中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人 陈利军
大家看我胸前这个小的按键，其实它是一个完整的这套衣服的控制装置，轻触按键，灯光亮起，这个衣服就启动了，它可以在低温的环境中迅速让这件衣服到达55 ℃的温度，然后45 ℃35 ℃来进行自己的调节，这样可以让我们的志愿者、运动员、观众和工作人员可以在低温的环境迅速恢复人体的温度，起到抗寒保暖的作用。
【解说】除了供人穿的衣服，“云转播技术”也“穿”上了石墨烯。研发人员制作出应用石墨烯柔性发热织物材料的云转播背包，可以瞬间产生50℃的温升，即使是-20℃的低温环境，设备也无惧挑战。
【解说】冬奥会不是“一锤子买卖”，陈利军表示，在北京冬奥会上应用的一系列新技术、新产品，既为今后推动冰雪运动可持续发展打下坚实基础，也为下一步北京打造国际科技创新中心提供动力。
【同期】中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人 陈利军
我们这次的冬奥科技的沉淀，其实为下一步北京打造国际科技创新中心，以及下一步的十四五规划里面核心的新材料产业化应用的推动，其实我觉得都是有很强的帮助。
石墨烯（Graphene）是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料 [1] 。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。 [2] 英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。 [石墨烯兼具有导电和透明的特性，将石墨烯膜置于透明衬底上，覆盖电极层和防护层，外加较低的电压就可以有良好的发热效果。该石墨烯发热膜产品采用”保护膜/电极层/石墨烯膜/可定制衬底“的结构。] 石墨烯加热马甲上用导线连着一个小充电宝。陈利军说，由于石墨烯纺织物柔性发热材料热管理效应比较高，在延庆赛区和张家口赛区零下20℃的环境下，石墨烯加热围巾、马甲、手套和袜子等产品能够快速升温到38℃-53℃，持续发热2-4个小时，满足各场馆各工种的不同需求。
责任编辑：邱婧
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