冬奥火炬里的“黑科技”：“飞扬”披上碳纤维“外衣”

2021年2月4日，在北京冬奥会倒计时一周年活动上，奥运火炬“飞扬”揭开面纱。“飞扬”不仅外形极具动感和活力，它的外壳也蕴含着“黑科技”。“飞扬”的外壳不仅要耐火抗高温，还要能在极寒天气中使用。如何承受这“冰与火”的双重考验，奥秘就藏在一种新型材料里。

元旦假期，上海石化厂区的工作人员正忙着组装北京冬奥会火炬“飞扬”。按计划，1200支火炬必须在1月中旬前运往北京。

由于北京即将成为奥运历史上首座“双奥之城”，因此“飞扬”的外观与北京2008年奥运会开幕式主火炬塔形态相呼应。它以祥云纹样“打底”，自下而上，从祥云纹逐渐过渡到雪花图案，最后在顶端化身为飞扬的火焰。

中国石化上海石化公司副总经理 黄翔宇：你看这把火炬，这个地方看上去就像飘带一样，我们研制的外壳，这里面就是点火系统，你现在看不见，全部包在里面。手感也不错，这个壳是非常非常轻的。

北京2008年奥运会火炬“祥云”采用的是铝合金材料，为了契合“绿色办奥”理念，体现艺术设计与科技创新的完美融合，这次研发团队将目光投向了“碳纤维”。

中国石化上海石化创新研究院总经理 林生兵：它（碳纤维）的质量只有钢的1/4左右，但是强度是钢的7~9倍。

1860年，英国人在制作电灯灯丝时发明了碳纤维，它的力学性能十分优异，到了现代更被誉为“黑黄金”、21世纪“新材料之王”。这次，研发团队用碳纤维与树脂形成的复合材料来做奥运火炬，堪称世界首创。

中国石化上海石化公司副总经理 黄翔宇：冬奥组委给它的第一个评价就是轻，而且很牢固，随便怎么摔也摔不坏。另外一个就是，冬季火炬传递的时候天气很冷，传统金属材料的话手感不太好，复合材料可以解决这个问题，避免这种很冰凉的感觉。

由于北京冬奥会火炬接力将在低温环境中进行，“飞扬”采用氢做燃料，不仅环保，还因为氢燃料的特性保证了火炬能在极寒天气中使用。

但氢气作燃料，燃烧温度就会高于800℃。因此，“飞扬”火炬外壳的研制，就花了整整三个月时间，逐一攻克了多项技术难题。

中国石化上海石化公司副总经理 黄翔宇：火炬的火是从里面烧出来的，一般的复合材料都不能在火里烧，要到500℃在火里面再一烧就没了。正好上海有一家小企业研发了一种树脂，这个树脂是耐火的，拿过来我们进行测试分析。最后通过工艺调整，它达到了既能够耐温又能够耐火的要求，800℃、900℃都可以。

生产车间里，由石油产品加工成的这一条条黑色丝束，每一束都包含着12000根碳纤维丝。再经过三维立体编织，最终织成的火炬外壳，看不出任何接缝与孔隙，整个造型浑然一体。

中国石化上海石化创新研究院总经理 林生兵：有点像我们织毛衣一样，只不过它是分了三个不同的经向来进行编织，下一步就是我们拿到下游厂家进行镭雕、上色、喷高温漆，最后才有这样一个亮丽的火炬外壳。

在材料科技领域，碳纤维的应用前景无限广阔，但却有着森严的技术壁垒。此前，只被日本、美国等少数发达国家掌握，但经过长期研发攻关，上海石化成为国内首家、全球第四家掌握碳纤维大丝束产业化技术的企业。

中国石化上海石化公司副总经理 黄翔宇：大飞机将来都要用碳纤维复合材料了，光伏的热场材料、海上风电的风电叶片也是用碳纤维做的。如果以后车辆都是用清洁能源，它需要轻量化，车子的外壳都是用碳纤维来做，我们中国现在碳纤维和碳纤维复合材料的产业发展非常快，将来我们还在研究火炬之后，这个材料可以用在其他更有用的地方。

来源：央视新闻客户端