北京冬奧會8種新材料助燃冰雪賽場內(nèi)外
來源：北京市建設(shè)工程物資協(xié)會|發(fā)布時間：2022/2/22 15:01:33|
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將對哪些行業(yè)的發(fā)展走勢產(chǎn)生影響及相關(guān)材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
冬奧火炬“飛揚”的材料開創(chuàng)性地采用了“碳纖維”，不僅耐火耐高溫，還能抗10級大風(fēng)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，并且避免了金屬材料冬天“凍手”的尷尬狀況。據(jù)火炬設(shè)計技術(shù)人員介紹，用碳纖維復(fù)合材料制作奧運火炬是世界首創(chuàng)。在生產(chǎn)車間，由石油產(chǎn)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。碳纖維是一種高強度、高模量的高性能纖維材料，含碳量90%以上。作為一種性能優(yōu)異的戰(zhàn)略性新材料，碳纖維密度不到鋼的1/4、強度是鋼的5-7倍，廣泛應(yīng)用于航空航天、新能源、交通運輸、體育休閑等領(lǐng)域。目前，碳纖維應(yīng)用主要集中在航空航天、工業(yè)應(yīng)用和體育休閑三大領(lǐng)域。其中，軍工、航天領(lǐng)域的需求會穩(wěn)步增長，但不會出現(xiàn)爆發(fā)性增長；工業(yè)應(yīng)用如新能源汽車、風(fēng)電葉片領(lǐng)域目前受限于成本及市場反應(yīng)尚未大規(guī)模應(yīng)用，但未來需求可能會有一個爆發(fā)性增長。
第24屆冬季奧林匹克運動會紀念鈔包括冰上運動項目紀念鈔和雪上運動項目紀念鈔各1張。其中，冰上運動項目紀念鈔為塑料鈔。公開資料顯示，塑料鈔票的材質(zhì)是一種技術(shù)含量非常高的高分子聚合物，質(zhì)地接近于鈔票紙，并且無纖維、無空隙、防靜電、防油污、防復(fù)印，加工難度非常大。塑料鈔票生產(chǎn)過程中主要有4大工序，首先是塑料基材，一般是通過雙向拉伸聚丙烯BOPP塑料薄膜作為鈔票基材；其次是涂布，就是要將塑料基材處理成紙一樣，這樣油墨才能印上去；第三道工序是印刷，最后一道工序是防偽處理。對于主要材料BOPP塑料薄膜，BOPP是20世紀60年代發(fā)展起來的一種透明軟包裝材料，是用專門的生產(chǎn)線將高分子聚丙烯和功能性添加的混合體的熔體首先通過狹長機頭制成片材或厚膜，然后在專用的拉伸機內(nèi)，在一定的溫度和設(shè)定的速度下，同時或分步在垂直的兩個方向（縱向、橫向）上進行的拉伸，并經(jīng)過適當?shù)睦鋮s或熱處理或特殊的加工（如電暈、涂覆等）制成的薄膜。中國BOPP市場化特征明顯，生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品95%以上用來市場流通，如食品、服裝、膠帶、彩印廠。
為應(yīng)對冬奧會室外賽場低溫環(huán)境，做好工作人員及設(shè)備的防寒保暖保障工作，應(yīng)用石墨烯發(fā)熱技術(shù)研發(fā)的保暖產(chǎn)品應(yīng)運而生，發(fā)熱圍巾、手套、襪子等可為工作人員實現(xiàn)38℃-52℃溫度調(diào)節(jié)，滿足低溫環(huán)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、云轉(zhuǎn)播包、手機、攝影機等專業(yè)設(shè)備也需要保暖。據(jù)介紹，配備石墨烯保暖的設(shè)備，可以保障其在零下20°C正常開機使用。石墨烯在很多領(lǐng)域都有十分廣闊的發(fā)展空間，但大部分石墨烯的應(yīng)用在中短期仍處在科學(xué)研究的狀態(tài)。目前的應(yīng)用主要集中在柔性屏、鋰電池、超級電容器、生物傳感器、涂料等領(lǐng)域。目前石墨烯處于應(yīng)用的初級階段，但是在生物醫(yī)學(xué)，太陽能電池，復(fù)合材料，電池，超級電容器和生物傳感器等方面應(yīng)用潛力巨大，國內(nèi)市場方面新能源電池用石墨烯導(dǎo)電漿料為當前的主要應(yīng)用市場，占比高達71%。而隨著石墨烯成本的降低和下游應(yīng)用滲透率的提高。
短道速滑作為冬奧會上的正式項目，一直都備受矚目。速滑競賽服處處體現(xiàn)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。通過改變原料化學(xué)結(jié)構(gòu)和配方比例，聚氨酯可制造出具備各種性能的制品，是目前各種高分子材料中唯一一種在塑料（泡沫塑料）、橡膠（彈性體）、纖維（氨綸）、涂料、膠黏劑中均有重大應(yīng)用價值的合成材料。相比于橡膠，聚氨酯具有更好的耐磨性和抗切割撕裂性，相比金屬和塑料，聚氨酯的隔音、耐磨特性又格外突出。聚氨酯主要原料包括二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）、甲苯二異氰酸酯（TDI）、聚丙二醇（PPG），其中，原料端的異氰酸酯是整個產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘最高、投入最大、盈利能力最高的環(huán)節(jié)，MDI又是異氰酸酯中生產(chǎn)難度最大的化學(xué)品。而全球 MDI 行業(yè)已形成寡頭壟斷格局。
在國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”重點專項的支持下，通過運用航天技術(shù)研發(fā)出的高防護性變剛度滑雪頭盔，大幅提升抗沖擊變形能力，為運動員提供更高的安全防護級別。在頭盔材料方面，科研團隊在大量測試后使用碳纖維、玻璃纖維、彈性體三種成分合成的新材料，在維持沖擊韌度不變的情況下，能讓頭盔的剛度提高4倍、拉伸強度提高3倍，大幅提升了頭盔的抗沖擊吸能效率。
為全面落實“綠色、共享、開放、廉潔”的奧運會舉辦理念，秉持“可持續(xù)·向未來”的愿景，致力于體現(xiàn)賽會環(huán)境正影響，北京冬奧會將使用生物可降解餐具。以玉米、薯類、農(nóng)作物秸稈等為原料生產(chǎn)的可降解餐具生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好，同時還有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外線性，具有安全、環(huán)保等特點，可以代替塑料生產(chǎn)生活必需品以及工程用品。
中國可降解塑料發(fā)展起步較晚，但市場增長勢頭強勁。隨著我國新頒布的政策落地、生物降解塑料的技術(shù)進步以及我國居民環(huán)保意識的提高，我國生物降解塑料的消費量呈增長態(tài)勢。
在2022年北京冬奧會項目建設(shè)中，碲化鎘發(fā)電玻璃分別應(yīng)用于國家速滑館和張家口冬奧會場館BIPV建筑一體化項目，以及赤城奧運走廊項目。碲化鎘發(fā)電玻璃不僅具有建筑材料的特性，而且能夠發(fā)電，是新型綠色環(huán)保建筑材料，在綠色辦奧的目標下，發(fā)電玻璃的應(yīng)用既滿足了功能性要求，同時還兼具經(jīng)濟性和藝術(shù)性。近年來，我國綠色建筑實踐工作穩(wěn)步推進，全社會對綠色建筑的理念、認識和需求逐步提升。在國家對綠色建筑的大力支持和鼓勵下，全國各省市積極推動綠色建筑建設(shè)規(guī)劃，各地均設(shè)立了綠色建筑評價機構(gòu)，綠色建筑材料市場需求不斷增長。
冬奧會北京賽區(qū)15塊冰面優(yōu)先采用環(huán)保型制冷劑。15塊冰面中7塊采用了清潔、低碳的二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)，這項技術(shù)是首次在冬奧會上應(yīng)用，使北京2022年冬奧會成為歷史上首次大規(guī)模使用二氧化碳制冷劑的奧運會。目前HFO-1234yf受到歐美市場大力推廣使用，全球技術(shù)專利被科慕、霍尼韋爾、阿科瑪?shù)葰W美公司壟斷。當前國際化學(xué)品廠商已經(jīng)加快了在國內(nèi)建廠的步伐。專利保護使得國產(chǎn)化進程緩慢，高價格不利于產(chǎn)品市場化推廣，雖然前景可期，但推廣與應(yīng)用還存在諸多問題。當前國內(nèi)氟化工企業(yè)，在供給側(cè)改革、產(chǎn)業(yè)升級的行業(yè)背景下，要么加強自身研發(fā)能力自主建廠，要么與國際巨頭合作。行業(yè)內(nèi)，國際巨頭雖然占據(jù)研發(fā)優(yōu)勢，但氟化工行業(yè)是資源依賴型產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)氟化工企業(yè)占據(jù)資源優(yōu)勢，因此，優(yōu)勢互補，合作共贏是當前行業(yè)發(fā)展的潮流。
