在大陆性季风气候地区举办冬奥会 ， 北京冬奥会是冬奥历史上的第一次 ， 每年2-3月北京、张家口大概率会出现低温等极端天气 ， 不解决防寒保暖问题 ， 就可能影响冬奥工作人员服务、赛事转播设备的正常运作 。 在北京冬奥会上 ， 高科技材料石墨烯有效帮助了5G转播设备、工作人员等抵御低温挑战 。
2月17日 ， 北京商报采访人员跟随北京市委宣传部联合市科委、中关村管委会组织的“科技冬奥企业行”大型主题采访活动——石墨烯加热技术应用 ， 走访了北京石墨烯技术研究院孵化企业——北京创新爱尚家科技股份有限公司（以下简称“爱家科技”） ， 探访了石墨烯柔性热管理材料技术在北京冬奥会中的应用 。
“低温会影响云转播背包对讲机、手机等设备工作 ， 加入石墨烯材料的背包 ， 可以让设备在-20°C正常使用”“石墨烯手套能保温4小时保温 ， 马甲可以保温4-8小时” ， 中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人、爱家科技董事长陈利军介绍 。
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可从-20℃快速升温到38℃—53℃
科技助力冬奥 ， 冬奥带动科技 。 在北京市科委、中关村管委会的支持下 ， 爱家科技承担了科技冬奥“低温环境石墨烯智能发热产品及热力保障应用”重点课题专项研发工作 ， 实现了课题成果在北京冬奥会上的应用转化 。
什么是石墨烯？石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬 ， 导热、导电性能最好的一种新型纳米材料 ， 它的热传导能力是金刚石的两倍以上 ， 机械强度比钢铁强200倍 ， 导电性比银和铜还强 ， 被称为“黑金”以及“新材料之王” 。
在通电的情况下 ， 石墨烯产生的热能以平面方式均匀地辐射出来 ， 可以很好地被人体接受 ， 产生由内而外的温暖 。 为北京冬奥会提供保障的石墨烯发热技术及产品 ， 已全面通过验证 ， 从服装服饰、冬奥特许商品、赛场专业设备低温保护等多方面 ， 实现了石墨烯低温柔性发热保障功能 。
为什么强调抗寒保暖？是因为往届冬奥会曾出现过因天气寒冷导致大量观众提前退场 ， 媒体采访人员、志愿者因为手脚冻僵难以工作的情况 。
“我们为冬奥会提供了围巾、手套、袜子、马甲等 ， 这些产品可以在低温环境下快速启动 ， 在-20℃的环境下 ， 能快速升温到38℃-53℃ 。 以手套为例 ， 我们在手套里放了一个低温小电池 ， 可以让手套保暖4小时 ， 马甲可以保温4-8个小时” ， 陈利军向北京商报采访人员介绍 。
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水洗、揉搓、剪裁不影响功效
为服务和保障本次冬奥会 ， 爱家科技采用了全球领先的石墨烯纺织物柔性发热材料 。 这是一种以纺织物形态、兼具卓越发热效能及高效能量转化的新型材料 ， 针对北京冬奥会 ， 爱家科技进一步升级并研发了第二代石墨烯纺织物柔性发热材料 ， 摆脱对基材的依赖 ， 用石墨烯和碳纳米管分散液辅助工艺加工 ， 做成了一块能够发热的“布” 。 这一创新性的技术让石墨烯纺织物柔性发热材料在拥有出色热传导性能的同时 ， 还兼具普通布料所具备的耐水洗、柔软、轻薄舒适和耐用等优势 ， 可反复水洗、揉搓和剪裁 ， 而不会影响功效 。
除了冬奥服装外 ， 石墨烯材料还解决了云转播设备如何在低温环境下正常工作的难题 ， 应用石墨烯柔性发热织物材料的云转播背包（含有石墨烯加热层、保温层） ， 可以瞬间产生50℃的温升 。
陈利军进一步介绍 ， “使用石墨烯的云转播背包一直裸露在空气中 ， 所以就要用特殊的低温电池来给它供电 。 工作人员可以调节温度档位 ， 大概能供热8个小时” 。 2020年11月11日获准上市的石墨烯冰墩墩暖手宝里也有一层石墨烯材料 ， 这是石墨烯技术在冬奥会特许商品的首次应用和尝试 。
跳出冬奥会场景 ， 北京石墨烯技术研究院和爱家科技 ， 有更多已应用和想应用的行业 。
北京石墨烯技术研究院是由中国航发和北京市政府共同发起设立的专门从石墨烯创新技术研究及产业孵化的新型创新主体 ， “十三五”期间突破了石墨烯制备技术、石墨烯材料复合技术等关键技术 ， “十四五”期间 ， 将重点开展石墨烯及其衍生技术在航空航天、国产大飞机、新能源、轨道交通、环境净化、生物医疗、智能穿戴、电子信息等领域的应用开发 。
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借冬奥拉动上下游联动
“在新能源方面 ， bigt储能技术团队开发的新型石墨烯改性锂电池技术应用 ， 可有效提高现有电池的倍率及实现宽温域提升环境适应性 。 开发的石墨烯7号电池 ， 具有1200mAh容量 ， 适应-30℃-40℃的环境 ， 且无汞可回收” ， 北京石墨烯技术研究院副院长王刚告诉北京商报采访人员 。
在北京石墨烯技术研究院 ， 采访人员还看到了石墨烯压力传感器以及可用于水体净化的石墨烯纤维膜材料等 。
据北京石墨烯技术研究院柔性与印刷电子实验室负责人介绍 ， “我们已经把石墨烯做成的压力传感器升级到第三代 ， 通过集成做成了阵列式的多个测试点位的传感器 ， 可以精准测试压力分布和运动变化情况 。 这个传感器可以嵌入鞋里 ， 有芯片和电池部分 ， 在连续实时工作状态下 ， 可以支持6小时 。 我们还在开发针对专业运动的产品” 。
北京石墨烯技术研究院的水处理分离膜材料研发人员闫灏分享了掺入石墨烯粉末的溶液制成可吸附重金属的纤维膜的过程 。 据闫灏透露 ， “如果是50毫升溶液 ， 大概两个半小时可以生产出一张30CM×25CM的纤维膜 。 后期把纤维膜裁成条状就能制成人工水草 ， 在净化水体的同时 ， 还可以在水中吸附重金属” 。
目前北京石墨烯技术研究院的研发项目都处于不同的阶段 ， 有的还处于实验室阶段 ， 有的已经完成了产业化 。 其中石墨烯压力主体传感器项目就正在联系下游专门做鞋服的企业 ， 共同把实验室的样品做成产品、商品 。
爱家科技也在和上下游企业合作 。 “冬奥会是一个展示的平台、应用的平台 ， 希望借冬奥会形成一个正向循环” ， 陈利军说 。
【低温|科技冬奥石墨烯放“大招”：手套、围巾一次能加热4小时、能给云转播设备和手机保暖】北京商报采访人员 魏蔚
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