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創新永不落幕——奧運賽場上的新材料高科技

時間:2024-08-09        來源:

奧運會是體育奇跡發生的地方。巴黎奧運會為全世界送上一場難以忘懷的體育盛宴,無數運動員在塞納河畔,書寫著體育史上一座座新里程碑。

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巴黎奧運會閉幕式現場 圖源:新華社

而在這人類群星閃耀時刻的背后除了運動員的天賦與努力,技術的進步也不可或缺,運動裝備材料的創新是讓體育奇跡不斷發生的重要一環。巴黎奧運會上有哪些新材料高科技的身影,一起來盤點一下。

表面處理技術與涂層材料 泳衣步入太空時代

運動員在游泳中所受到的阻力大致可分為三種:波浪阻力、壓差阻力和摩擦阻力,減小這些阻力是增加游泳速度的關鍵。雖然運動員通過訓練自身能力、技巧和耐力來對抗這些阻力,而科技泳裝的任務就是在勝利僅差毫秒之時給予微小的優勢。

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圖源:網絡

如何將泳衣做到像飛機機身一樣光滑流暢以克服水流阻力,要實現這一目標,得益于表面處理技術在功能材料方面的應用。巴黎奧運會期間,澳大利亞游泳衣品牌Speedo(速比濤)推出了新一代泳衣,泳衣采用了Lamoral?尖端太空科技研發的新型持久防水涂層,這款涂層原本用于航空領域中對衛星的保護,賦予了泳衣超低的吸水性和出色的拒水性,為游泳者帶來低水阻、低能耗的卓越游泳體驗。從上一代“鯊魚皮”泳衣,到如今的“太空套裝”,通過表面處理技術,泳衣已從海洋時代步入了太空時代。而隨著技術的不斷創新,功能涂層會越來越多的運用到運動裝備中,助力運動員們創造新的體育奇跡。

武漢先進院功能涂層材料

功能涂層材料是通過在基材表面制備一層薄膜或涂層的方式可在保留基材本征優越性能的基礎上賦予它全新的特性,從而大幅提升基材的原有性能或擴大其應用場景。

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武漢先進院自研超雙疏涂層

除了泳衣之外,在體育裝備中,涂層材料有諸多應用,例如運動面料上的防曬涂層、涼感涂層、防水涂層、疏油涂層、泳鏡上的防霧涂層、運動墊上的抗菌涂層等等。

武漢先進院在功能涂層材料方面有著豐富的技術積累與產業化經驗,研發的涂層材料和涂料技術可對不同環境條件下的不同基材的裝置、設備進行防護,部分項目已完成中試制備和市場驗證,可為光學、工業、汽車、電力系統、光伏新能源等不同領域客戶提供表面處理及涂層技術解決方案。

基于涂料技術,自研合成樹脂,設計多款水性/無溶劑涂層/涂料配方,開發了一系列兼具傳統防護、裝飾的納米功能涂料,包括高透光學涂料、防霧樹脂涂料、超雙疏涂料、防腐蝕涂料和光伏自清潔涂料等;

基于PVD技術已成功開發汽車關鍵運動部件耐磨減摩硬質涂層、新型電子霧化器發熱涂層、多功能復合涂層及PECVD納米聚合防護涂層等,可制備多種PVD微納尺度功能薄膜,廣泛應用于新能源、汽車、光學、生物醫藥、刀模具等領域。武漢先進院相關涂層技術及自研產品

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復合材料 體育裝備輕量化之路

“輕量化”一詞在汽車界早已耳熟能詳,其實在體育界,運動輕量化也是體育裝備供應商孜孜不倦追求的目標。

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圖源:巴黎奧運會官網

 在場地自行車項目中,專為國家隊定制的“戰車”采用了T1100碳纖維打造,車架僅有1150克,通過多項精妙設計做到了全球同級最輕。球擊打在拍網上的聲音,是獨屬于體育運動的美妙音樂。對于網球、羽毛球運動員來講,輕質、高強度的、高彈性的球拍是發揮的關鍵,不少品牌的羽毛球拍、網球拍采用高性能復合材料制作而成,性能穩定、輕質且高強度。

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圖源:pixabay

皮劃艇等項目的船槳、田徑項目的“戰靴”等等,這些無一不對輕量化有著極致的追求,同時輕量化之外,還需保證裝備自身的強度、回彈性能、柔軟度等多樣化的需求,方便加工成型、設計自由度高且功能多樣化的復合材料,無疑是奧運賽場上裝備輕量化的主角。

武漢先進院復合材料技術

在纖維復合材料方面,武漢先進院面向市場應用需求,致力于輕量化及功能化復合材料應用技術開發,已在摩擦材料、輕質耐沖擊熱塑性復合材料、結構功能一體化復合材料等方面開展了廣泛的應用研究,掌握核心生產制造技術與應用技術,并積極推動相關技術產業化應用。

研發的纖維增強復合材料:碳纖維增強聚合物基復合材料(CFRP)、玻璃纖維增強熱塑性復合材料(GFRP)、玄武巖纖維增強熱塑性復合材料(BFRP)、天然纖維增強復合材料(NFRP)具有密度低、比強度和比模量高、耐腐蝕等一系列優點,被廣泛應用于汽車輕量化、航空航天、建筑工程、電子信息、石油化工、體育休閑等多個領域;

擁有熱塑性單向帶預浸料、熱塑性復合材料板材、熱塑性蜂窩、熱塑性蜂窩夾芯板四大生產制造技術;熱塑性復合材料產品輕量化設計技術和產品成型技術兩大核心應用技術,可為相關企業進行技術方案設計及產品研發服務。

綠色低碳材料 綠色體育新風尚

2024年巴黎奧運會以節制、創新和大膽為指導原則,為奧運會和殘奧會的舉辦樹立了新的標準。不僅如此,巴黎2024奧組委提出了雄心勃勃的目標:與之前相比,將比賽的碳排放減少一半。

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圖源:央視財經

在本屆奧運會中,大比例地運用回收材料,實打實將低碳寫在了辦賽的每一個環節。在展館內部,浪漫的深淺紫色跑道不僅展現了“法式浪漫”,更值得一提的是,新跑道成分包括合成橡膠、天然橡膠、礦物成分、顏料和添加劑等,其中約50%由回收材料或可再生材料制成。巴黎奧運會的部分體育場館安裝約1.1萬個環保座椅,并采用由回收HDPE制成的環保座椅,消耗大約100公噸的廢塑料。

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圖源:pixabay

此次巴黎奧運會首次實現了100%使用可再生電力,如太陽能、風能等,廢除柴油發電,減少對化石燃料的依賴。

武漢先進院低碳新材料技術

武漢先進院在能源材料、功能材料領域布局了系列綠色低碳技術,助力推進行業的可持續發展。綠色功能材料方面布局了無醛微膠囊技術體系、可降解材料、低碳氣凝膠技術等;能源材料方面,擁有電池正極材料、電池負極材料、電解液材料、電池回收四大板塊電池全生命周期技術體系。

氣凝膠

氣凝膠是目前世界上最輕、導熱系數最低的新型絕熱材料,武漢院打破傳統氣凝膠制造工藝,創新開發出更具成本優勢的二氧化硅氣凝膠常壓干燥制備技術,是目前國內同時掌握氣凝膠超臨界制備技術和常壓制備技術的單位,實現氣凝膠技術 “雙通道” 驅動?,F已開發氣凝膠粉、氣凝膠纖維紙、氣凝膠預纖維氈、氣凝膠海綿等系列復合制備,廣泛應用于石油化工、航天軍工、熱能工程、建筑、新能源汽車等領域,對實現“雙碳”目標具有重要戰略意義。

 

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電池回收 

針對廢舊LFP電池以及其制造過程中產生的報廢極片展開回收與應用,不僅可有效緩解廢舊電池帶來的環境負荷,同時可獲得可觀的經濟效益,并深遠助力推進行業的可持續發展。武漢先進院已實現了磷酸鐵鋰黑粉全資源回收技術,其中綜合磷利用率超過95%左右,Li綜合回收率達到了90%以上,具有高再生利用率的領先優勢,后續將瞄準電池發展方向,精進已有技術及裝備開發不同種類電池(如:鈉電池回收、氫燃料電池、固態電池等)的全生命周期解決方案。

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武漢先進院面向材料能源、電子信息、礦產資源等工業重大戰略需求,專注新材料研發及其中試工程技術,以企業需求為導向,以科技成果產業化為目標,以量產工藝包交付為核心服務產品,建立了“科學(S)-技術(T)-工程(E)-服務(S)”全過程創新生態鏈,發展出集委托開發+技術轉讓/許可+檢測評價+產業育成于一體的CRDO(Contract Research and Design Organization)研發服務模式,根據企業實際需求,為企業提供定制化、全流程整體解決方案。

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武漢先進院創新生態鏈及CRDO研發服務體系

本文部分文字資料及圖片資料來源于網絡。

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