| 國家先進功能纖維創新中心與2022北京冬奧的故事 |
無與倫比的北京冬奧會已經完美地畫上了句號，在這場冰雪盛會的背后，是各方力量的集結體現。正如中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平在今天上午舉辦的北京冬奧會、冬殘奧會總結表彰大會上所說，北京冬奧會、冬殘奧會的成功舉辦，凝結著各條戰線人們的辛勤付出和智慧汗水。  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，從而煥發出巨大的潛力與生機。
 國家先進功能纖維創新中心作為紡織行業的一份子，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新中心聯合北京創新愛尚家科技股份有限公司、新材料與產業技術北京研究院等協作單位，共同研發了“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，在通電情況下有優異的遠紅外發射性能，可直接作用于設備或人體，熱傳遞效率高，能源浪費少。
 碳納米管/石墨烯復合導電纖維發熱圖像
目前已在寒冷環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。若采用傳統對流采暖方式，會引發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新中心聯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作單位，以安全、節能、舒適的理念，研發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定的發熱性能。
 2、賽事5G室外轉播設備保溫支持
冬奧正值傳統春節假期，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，不僅支持現場專業廣播級攝像機的信號采集，還支持手機、非專業攝像設備、其他系統流信號接入，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+云轉播系統提供基于4K超高清編解碼和大帶寬信號傳輸技術，為專業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新中心聯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。配置石墨烯自發熱保溫套的5G背包，可以將背包工作環境溫度快速提高50℃，更好適應冬奧會賽場環境，能夠保證在零下20℃乃至更低環境溫度下云轉播設備的正常開機和穩定續航。
 圖為背上“云轉播背包”的現場媒體人員
3、冬奧后勤環衛團隊溫暖保障
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，志愿者及環衛工人們都在各方各面維護著正常秩序。
在2022冬奧會期間，北京環衛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衛工人，今年1月，國家先進功能纖維創新中心向負責運動員生活垃圾轉運的環衛團隊寄出了一批技術升級的智能發熱馬甲。
 圖為穿上智能發熱馬甲的環衛團隊
而早在2020年12月，創新中心就與北京環衛集團昌平公司開展對接，開發御寒功能的發熱馬甲，并于春節前向其捐贈了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，發熱馬甲使得70%以上環衛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，創新中心在21年實測的基礎上，開展循環可再生材料、碳納米管/石墨烯復合導電纖維膜材料等多項技術的研發與應用，設計出升級版智能發熱保暖馬甲，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：升級版智能發熱保暖馬甲
 柔性碳納米管/石墨烯電熱組件：作為智能發熱馬甲核心電-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：以可循環再生聚酯為原料，設計研發超薄絮片填充料，在高效保暖的同時，減輕環衛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舒適防風、防水面料，在提升保暖性能的同時，保證環衛工作者的動作靈活性。
基金項目成果
防疫包支援體育總局科技保障團隊等
自2020年以來，國家先進功能纖維創新中心已發布兩期“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。
 創新中心組織北京服裝學院、廈門當盛科技有限公司等協作單位，基于以上成果，設計開發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、布匹的優點，具有結實耐用、防水透氣、柔軟強韌、抑菌、健康環保等優點，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、醫療防護領域關鍵材料纖維特種紙的國產化。
 其中一款由創新中心、生納科技等團隊開發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。該抗菌液基于復合納米鉑金粒子研發，無酒精添加，具有兩分鐘起效、廣譜殺菌99.9%、24小時長效抑菌等優異性能。
綠纖?-衛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展與變化，更向世界傳遞了不懼困難、戰勝疫情的寶貴信心。
國家先進功能纖維創新中心十分能夠有幸參與其中，將研發產品應用進冬奧的方方面面，回顧冬奧的舉辦，也為疫情之下創新中心如何實現可持續發展、將科技與紡織有效結合提供了有益啟迪。
信息來源：國家先進功能纖維創新中心 |
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