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北京冬奧會8種新材料助燃冰雪賽場內外

來源:北京市建設工程物資協會|發布時間:2022/2/22 15:01:33| 瀏覽次數:
2月4日晚,北京冬奧會開幕式正式拉開帷幕
時隔14年,奧林匹克會旗再次在“鳥巢”升起
奧林匹克運動激情和夢想又一次在北京被點燃

圖片

來源:新華網


綠色冬奧、科技冬奧的理念
既令人對這場盛大的賽事翹首以盼
更令人不禁猜想這場冰雪盛宴
將對哪些行業的發展走勢產生影響

遙想2008,多少行業和品牌因夏奧的舉辦
知名度迅速提升,走向大眾視野
2022年,冬奧又將帶旺哪些行業?
“誰”能借助這場萬眾矚目的體育盛事
實現飛躍發展?

本次從材料維度
總結了冬奧會選“材”
及相關材料行業發展現狀和趨勢
助您一探究竟!

01
碳纖維

圖片

來源:央視一套公眾號

冬奧火炬“飛揚”的材料開創性地采用了“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,并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,用碳纖維復合材料制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。

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。作為一種性能優異的戰略性新材料,碳纖維密度不到鋼的1/4、強度是鋼的5-7倍,廣泛應用于航空航天、新能源、交通運輸、體育休閑等領域。

目前,碳纖維應用主要集中在航空航天、工業應用和體育休閑三大領域。其中,軍工、航天領域的需求會穩步增長,但不會出現爆發性增長;工業應用如新能源汽車、風電葉片領域目前受限于成本及市場反應尚未大規模應用,但未來需求可能會有一個爆發性增長。

02
雙向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)

圖片

圖片來源:中國人民銀行

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,塑料鈔票的材質是一種技術含量非常高的高分子聚合物,質地接近于鈔票紙,并且無纖維、無空隙、防靜電、防油污、防復印,加工難度非常大。塑料鈔票生產過程中主要有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年代發展起來的一種透明軟包裝材料,是用專門的生產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,在一定的溫度和設定的速度下,同時或分步在垂直的兩個方向(縱向、橫向)上進行的拉伸,并經過適當的冷卻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,生產企業所生產的產品95%以上用來市場流通,如食品、服裝、膠帶、彩印廠。


03
石墨烯

圖片

來源:光明網

為應對冬奧會室外賽場低溫環境,做好工作人員及設備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、云轉播包、手機、攝影機等專業設備也需要保暖。據介紹,配備石墨烯保暖的設備,可以保障其在零下20°C正常開機使用。

石墨烯在很多領域都有十分廣闊的發展空間,但大部分石墨烯的應用在中短期仍處在科學研究的狀態。目前的應用主要集中在柔性屏、鋰電池、超級電容器、生物傳感器、涂料等領域。

目前石墨烯處于應用的初級階段,但是在生物醫學,太陽能電池,復合材料,電池,超級電容器和生物傳感器等方面應用潛力巨大,國內市場方面新能源電池用石墨烯導電漿料為當前的主要應用市場,占比高達71%。而隨著石墨烯成本的降低和下游應用滲透率的提高。

04
聚氨酯材料

圖片

來源:北京2022年冬奧會

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。

通過改變原料化學結構和配方比例,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業鏈中技術壁壘最高、投入最大、盈利能力最高的環節,MDI又是異氰酸酯中生產難度最大的化學品。而全球 MDI 行業已形成寡頭壟斷格局。


05
玻璃纖維

圖片

來源:大連理工大學

在國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項的支持下,通過運用航天技術研發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。

06
可降解材料

圖片

來源:安徽網

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·向未來”的愿景,致力于體現賽會環境正影響,北京冬奧會將使用生物可降解餐具。

以玉米、薯類、農作物秸稈等為原料生產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、環保等特點,可以代替塑料生產生活必需品以及工程用品。


中國可降解塑料發展起步較晚,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進步以及我國居民環保意識的提高,我國生物降解塑料的消費量呈增長態勢。

07
綠色建筑材料

圖片

來源:新華網

在2022年北京冬奧會項目建設中,碲化鎘發電玻璃分別應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。

碲化鎘發電玻璃不僅具有建筑材料的特性,而且能夠發電,是新型綠色環保建筑材料,在綠色辦奧的目標下,發電玻璃的應用既滿足了功能性要求,同時還兼具經濟性和藝術性。

近年來,我國綠色建筑實踐工作穩步推進,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規劃,各地均設立了綠色建筑評價機構,綠色建筑材料市場需求不斷增長。


08
環保型制冷劑

圖片

來源:北京重大項目建設

冬奧會北京賽區15塊冰面優先采用環保型制冷劑。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,這項技術是首次在冬奧會上應用,使北京2022年冬奧會成為歷史上首次大規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,全球技術專利被科慕、霍尼韋爾、阿科瑪等歐美公司壟斷。當前國際化學品廠商已經加快了在國內建廠的步伐。專利保護使得國產化進程緩慢,高價格不利于產品市場化推廣,雖然前景可期,但推廣與應用還存在諸多問題。

當前國內氟化工企業,在供給側改革、產業升級的行業背景下,要么加強自身研發能力自主建廠,要么與國際巨頭合作。行業內,國際巨頭雖然占據研發優勢,但氟化工行業是資源依賴型產業,國內氟化工企業占據資源優勢,因此,優勢互補,合作共贏是當前行業發展的潮流。


來源:同濟可持續混凝土



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