愛伊米

完美收官!來看看這屆冬奧會蘊藏了哪些“化工新材料”

為期16天的北京冬奧會落下了帷幕,中國代表團在本屆冬奧會上取得了9金4銀2銅的好成績。在為祖國順利舉辦冬奧會而感到高興的同時,作為化工人,我們當然也少不了關注那些在冬奧會上閃亮登場的化工新材料。

聚碳酸酯

聚碳酸酯

是一類高分子量化合物熱塑性材料

,具有優異的光學效能、抗衝擊性能、隔熱性、輕質性、阻燃性、隔音性、耐蠕變效能、耐疲勞性、尺寸穩定性及電效能等。

聚碳酸酯(PC)廣泛用於汽車和航空透明材料、電子電器、醫療器械、光碟等領域。

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在滑雪的過程中,雪地對太陽發射的紫外線的反射率是非常高的,在沒有防護的情況下長時間看雪,稍有不慎就會患上雪盲症。而且在滑雪的過程中,難免會有滑雪板掀起的飛雪、小石塊之類的東西迎面砸來,因此,一款能護住眼部的滑雪鏡就顯得尤為重要了。

PC(聚碳酸酯)塑膠材料以其獨特的高透光率、高折射率、高抗衝性、尺寸穩定性及易加工成型等特點,被廣泛應用在護目鏡的鏡片製作上。

ABS工程塑膠

ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)

是一種常用的熱塑性工程塑膠,

是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3種單體的三元共聚物,3種單體相對含量可以任意變化,製成各種樹脂。

ABS綜合性能良好、價格便宜、用途廣泛,被廣泛用於電子電器、儀器儀表、汽車製造、辦公機械和日用製品等領域。

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滑雪是一項極具觀賞性的滑雪運動,將速度與技巧有機結合,運動員要在高聳的雪山陡坡上完成快速滑降和迴轉動作。

運動員滑雪時,頭部會發出大量的熱量,需要佩戴透氣保暖的頭盔。

滑雪頭盔外殼材質主要是PC(聚碳酸酯)和ABS(工程塑膠的一種)兩種

,內殼一般為高密度發泡材料,能在頭部受到撞擊後起到最佳的緩衝作用。

聚氨酯

聚氨酯是指基礎化工品異氰酸酯和多元醇縮聚合成的高分子樹脂,已經成為生活中不可或缺的重要材料。

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短道速滑作為冬奧會上的正式專案,一直都備受矚目。作為比賽用的速滑競賽服處處體現著“科技含量”。

為了較少空氣阻力,速滑競賽服的手腳處,使用了蜂窩樣式的聚氨酯材料,以求最大限度提高運動員成績。

透過改變原料化學結構和配方比例,聚氨酯可製造出具備各種效能的製品,是目前各種高分子材料中唯一一種在塑膠(泡沫塑膠)、橡膠(彈性體)、纖維(氨綸)、塗料、膠黏劑中均有重大應用價值的合成材料。相比於橡膠,聚氨酯具有更好的耐磨性和抗切割撕裂性,相比金屬和塑膠,聚氨酯的隔音、耐磨特性又格外突出。

碳纖維

碳纖維是一種高強度、高模量的高效能纖維材料,含碳量90%以上。作為一種效能優異的戰略性新材料,纖維密度不到鋼的1/4、強度卻是鋼的7-9倍,現被廣泛應用於航空航天、新能源、交通運輸、體育休閒等領域。

本屆冬奧會上,碳纖維材料可以說是大放異彩,火炬、雪車、速滑冰鞋等裝備上都有它的身影。

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冬奧火炬“飛揚”的材料開創性地採用了“碳纖維”

,不僅耐火耐高溫,還能抗10級大風和暴雨,在極寒天氣中使用。冬奧組委會對該火炬的評價是輕,摔不壞,並且避免了金屬材料冬天“凍手”的尷尬狀況。

據火炬設計技術人員介紹,用碳纖維複合材料製作奧運火炬是世界首創。在生產車間,由石油產品加工而成的這些黑色絲束,每一束都包含著12000根碳纖維絲。接下來利用三維立體編織機,就能像織毛衣一般將一絲一線,織成火炬的外衣。

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2021年9月10日,中國雪車裝備交付儀式在北京首都體育館舉行,標誌著由火箭院航天材料及工藝研究所牽頭研製的國產雪車正式交付國家體育總局!

據悉,該雪車重約180千克,由碳纖維複合材料+合金材料聯合打造,採用熱熔預浸料/熱壓罐成型方式生產,其中,用於製造車體的是國產TG800宇航級碳纖維複合材料,該材料看起來像桌布,但它是一種三明治結構。夾在中間的黑色碳纖維複合材料預浸料兩面有黏性,輕薄、柔軟、延展性好,呈細小的編織狀。此外,每根碳纖維單絲的直徑只有人類頭髮直徑的十分之一左右。隨著該雪車的正式交付,可以說是實現了國產雪車裝備從“無”到“有”的突破,填補了國內空白。

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透過建立速滑運動員腳型、足底資料庫,研發3D足底掃描和列印系統,採用碳纖維高效能複合材料,能進行速滑冰鞋的個性化定製和快速製造,有效提升速滑冰鞋效能,並實現輕量化製造,有助於提高運動員的競技表現。

石墨烯

石墨烯是目前已知的導熱係數最高的一種新型奈米材料,具有超高強度、超高導熱係數,被業界譽為“新材料之王”。

石墨烯發熱服飾兼具柔軟、透氣、耐彎折效能,可以實現在零下40℃超低溫環境下的啟動,溫度在38℃-52℃間調節,50次水洗效能不衰減,而且多個區域發熱,能很好地滿足人們在超低溫環境下的使用需求。

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為應對冬奧會室外賽場低溫環境,做好工作人員及裝置的防寒保暖保障工作,應用石墨烯發熱技術研發的保暖產品應運而生,發熱圍巾、手套、襪子等可為工作人員實現38℃-52℃溫度調節,滿足低溫環境人員保暖需求。

除了為工作人員提供保暖外,冬奧期間對講機、雲轉播包、手機、攝影機等專業裝置也需要保暖。據介紹,配備石墨烯保暖的裝置,可以保障其在零下20°C正常開機使用。

ETFE膜

ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)膜是一種輕質新型材料,具有良好的熱學效能和透光性,兩層膜中間被稱為“空腔”。

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國家游泳中心ETFE膜結構

夏天變身“水立方”,承接游泳體育賽事,要求高溫高溼;冬天轉換成“冰立方”,承接冰壺比賽專案,又要低溫低溼。滿足“全天候雙輪驅動”的場館運營新模式,秘訣在於膜結構。中建一局“冰立方”專案經理劉軍介紹,“冰立方”是世界最大膜結構工程,場館由3216個各異的膜結構“氣泡”構成,每個“氣泡”由內外兩層ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物)組成。

夏季開啟頂部的“空腔”,讓場館透過自然通風降溫;冬季“空腔”合閉,讓場館充分吸取太陽光熱,最大可能降低能耗,助力場館實現冬季保溫、夏季散熱,可以節電30%以上。

rPET

rPET即回收的聚對苯二甲酸乙二醇酯,是一種以PET塑膠瓶為原料,經過加工而成的環保材料,多用於服裝、紡織、汽車、消費品等領域。

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“可持續”已經成為2022年北京冬奧會的關鍵詞之一。

在今年冬奧會和冬殘奧會上,可口可樂中國為所有場館內的清廢團隊都提供了一套採用了rPET材質(飲料瓶再生材質)的工作服套裝,這也是可口可樂公司在可持續包裝領域的又一次創新實踐,旨在更好地提升公眾對於迴圈再生理唸的認知。正如外套上這句“我是用28個飲料瓶做的”的小小標語所示,整套工作服是由28個飲料瓶迴圈回收再利用製成,具有良好的防水防汙效果。冬奧會場館清廢團隊的外套設計,借鑑了戶外衝鋒衣的可拆卸功能,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。整套工作服的設計和最終呈現場景將“回”字元素融入其中,極大體現了回收再生利用的理念。