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揭秘冬奧火炬里的黑科技,“飛揚”的科技“外衣”來自上海

距離北京冬奧會開幕的日子越來越近了!在上海石化廠區的車間內,工作人員們正忙著組裝北京冬奧會和冬殘奧會火炬“飛揚”。按計劃,1200支火炬必須在1月中旬前運往北京。不僅有漂亮的外觀,“飛揚”的外殼也蘊含著科技。
在北京冬奧會開幕倒計時一周年活動上,火炬“飛揚”揭開面紗。由于北京即將成為奧運歷史上首座“雙奧之城”,因此“飛揚”的外觀與北京2008年奧運會開幕式主火炬塔形態相呼應。它以祥云紋樣“打底”,自下而上,從祥云紋逐漸過渡到雪花圖案,最后在頂端化身為飛揚的火焰。
“飛揚”不僅外形極具動感和活力,它的外殼也蘊含著“黑科技”。“飛揚”的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。
火炬的點火系統全部包在外殼里面,從外面是看不到的。火炬的外殼采用了碳纖維材料,手感非常輕。

碳纖維的質量只有鋼的1/4左右,但是強度是鋼的7至9倍。這次,研發團隊用碳纖維與樹脂形成的復合材料來做奧運火炬,堪稱世界首創。
冬奧組委給它的第一個評價就是輕,而且很牢固,隨便怎么摔也摔不壞。另外一個就是,冬季火炬傳遞的時候天氣很冷,傳統金屬材料的話手感不太好,復合材料可以解決這個問題,避免這種很冰涼的感覺。

由于北京冬奧會火炬接力將在冬季低溫環境中進行,“飛揚”采用氫作燃料,除了氫具有環保的特點,還因為氫燃料的特性保證了火炬能在極寒天氣中使用。但氫氣作燃料,燃燒溫度就會高于800℃。因此,“飛揚”火炬外殼的研制,花了整整三個月時間,攻克了多項技術難題。
據悉,火炬的火是從里面燒出來的,一般的復合材料都不能在火里燒,要到500℃,在火里再一燒就沒了。正好上海金山區有一家企業研發了一種樹脂,這個樹脂是耐火的,經過測試分析。最后通過工藝調整,它達到了既能夠耐溫又能夠耐火的要求,800℃、900℃都可以。
作為第三代樹脂材料的聚硅氮烷樹脂,兼具有機物附著力強大與無機物耐高溫的特點,同時集耐腐蝕、磨損和防污防水、超薄膜等優勢于一身,恰好能解決火炬所需的各種要求。
生產車間里,由石油產品加工成的這一條條黑色絲束,每一束都包含著12000根碳纖維絲,再經過三維立體編織,最終做成的火炬外殼,看不出任何接縫與孔隙,整個造型渾然一體。
據介紹,有點像織毛衣一樣,只不過它是分了三個不同的經向來進行編織,下一步就是拿到下游廠家進行鐳雕、上色、噴高溫漆,最后才有這樣一個亮麗的火炬外殼。

在材料科技領域,碳纖維的應用前景無限廣闊,但卻有著森嚴的技術壁壘。此前,只被日本、美國等少數發達國家掌握,但經過長期研發攻關,上海石化成為國內首家、全球第四家掌握碳纖維大絲束產業化技術的企業。
大飛機將來都要用碳纖維復合材料了,光伏的熱場材料、海上風電的風電葉片也是用碳纖維做的。如果以后車輛都是用清潔能源,它需要輕量化,車子的外殼都是用碳纖維來做,我們中國現在碳纖維和碳纖維復合材料的產業發展非常快,將來我們還在研究火炬之后,這個材料可以用在其他更有用的地方。
來源:央視新聞、新華社、上海發布
原標題:《揭秘冬奧火炬里的黑科技,“飛揚”的科技“外衣”來自上海》
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