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北京冬奥会8种新材料助燃冰雪赛场内外

来源:北京市建设工程物资协会|发布时间:2022/2/22 15:01:33| 浏览次数:
2月4日晚,北京冬奥会开幕式正式拉开帷幕
时隔14年,奥林匹克会旗再次在“鸟巢”升起
奥林匹克运动激情和梦想又一次在北京被点燃

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来源:新华网


绿色冬奥、科技冬奥的理念
既令人对这场盛大的赛事翘首以盼
更令人不禁猜想这场冰雪盛宴
将对哪些行业的发展走势产生影响

遥想2008,多少行业和品牌因夏奥的举办
知名度迅速提升,走向大众视野
2022年,冬奥又将带旺哪些行业?
“谁”能借助这场万众瞩目的体育盛事
实现飞跃发展?

本次从材料维度
总结了冬奥会选“材”
及相关材料行业发展现状和趋势
助您一探究竟!

01
碳纤维

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来源:央视一套公众号

冬奥火炬“飞扬”的材料开创性地采用了“碳纤维”,不仅耐火耐高温,还能抗10级大风和暴雨,在极寒天气中使用。冬奥组委会对该火炬的评价是轻,摔不坏,并且避免了金属材料冬天“冻手”的尴尬状况。

据火炬设计技术人员介绍,用碳纤维复合材料制作奥运火炬是世界首创。在生产车间,由石油产品加工而成的这些黑色丝束,每一束都包含着12000根碳纤维丝。接下来利用三维立体编织机,就能像织毛衣一般将一丝一线,织成火炬的外衣。

碳纤维是一种高强度、高模量的高性能纤维材料,含碳量90%以上。作为一种性能优异的战略性新材料,碳纤维密度不到钢的1/4、强度是钢的5-7倍,广泛应用于航空航天、新能源、交通运输、体育休闲等领域。

目前,碳纤维应用主要集中在航空航天、工业应用和体育休闲三大领域。其中,军工、航天领域的需求会稳步增长,但不会出现爆发性增长;工业应用如新能源汽车、风电叶片领域目前受限于成本及市场反应尚未大规模应用,但未来需求可能会有一个爆发性增长。

02
双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)

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图片来源:中国人民银行

第24届冬季奥林匹克运动会纪念钞包括冰上运动项目纪念钞和雪上运动项目纪念钞各1张。其中,冰上运动项目纪念钞为塑料钞。

公开资料显示,塑料钞票的材质是一种技术含量非常高的高分子聚合物,质地接近于钞票纸,并且无纤维、无空隙、防静电、防油污、防复印,加工难度非常大。塑料钞票生产过程中主要有4大工序,首先是塑料基材,一般是通过双向拉伸聚丙烯BOPP塑料薄膜作为钞票基材;其次是涂布,就是要将塑料基材处理成纸一样,这样油墨才能印上去;第三道工序是印刷,最后一道工序是防伪处理。

对于主要材料BOPP塑料薄膜,BOPP是20世纪60年代发展起来的一种透明软包装材料,是用专门的生产线将高分子聚丙烯和功能性添加的混合体的熔体首先通过狭长机头制成片材或厚膜,然后在专用的拉伸机内,在一定的温度和设定的速度下,同时或分步在垂直的两个方向(纵向、横向)上进行的拉伸,并经过适当的冷却或热处理或特殊的加工(如电晕、涂覆等)制成的薄膜。

中国BOPP市场化特征明显,生产企业所生产的产品95%以上用来市场流通,如食品、服装、胶带、彩印厂。


03
石墨烯

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来源:光明网

为应对冬奥会室外赛场低温环境,做好工作人员及设备的防寒保暖保障工作,应用石墨烯发热技术研发的保暖产品应运而生,发热围巾、手套、袜子等可为工作人员实现38℃-52℃温度调节,满足低温环境人员保暖需求。

除了为工作人员提供保暖外,冬奥期间对讲机、云转播包、手机、摄影机等专业设备也需要保暖。据介绍,配备石墨烯保暖的设备,可以保障其在零下20°C正常开机使用。

石墨烯在很多领域都有十分广阔的发展空间,但大部分石墨烯的应用在中短期仍处在科学研究的状态。目前的应用主要集中在柔性屏、锂电池、超级电容器、生物传感器、涂料等领域。

目前石墨烯处于应用的初级阶段,但是在生物医学,太阳能电池,复合材料,电池,超级电容器和生物传感器等方面应用潜力巨大,国内市场方面新能源电池用石墨烯导电浆料为当前的主要应用市场,占比高达71%。而随着石墨烯成本的降低和下游应用渗透率的提高。

04
聚氨酯材料

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来源:北京2022年冬奥会

短道速滑作为冬奥会上的正式项目,一直都备受瞩目。速滑竞赛服处处体现着“科技含量”。为了较少空气阻力,速滑竞赛服的手脚处,使用了蜂窝样式的聚氨酯材料,以求最大限度提高运动员成绩。

通过改变原料化学结构和配方比例,聚氨酯可制造出具备各种性能的制品,是目前各种高分子材料中唯一一种在塑料(泡沫塑料)、橡胶(弹性体)、纤维(氨纶)、涂料、胶黏剂中均有重大应用价值的合成材料。相比于橡胶,聚氨酯具有更好的耐磨性和抗切割撕裂性,相比金属和塑料,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异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚丙二醇(PPG),其中,原料端的异氰酸酯是整个产业链中技术壁垒最高、投入最大、盈利能力最高的环节,MDI又是异氰酸酯中生产难度最大的化学品。而全球 MDI 行业已形成寡头垄断格局。


05
玻璃纤维

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来源:大连理工大学

在国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项的支持下,通过运用航天技术研发出的高防护性变刚度滑雪头盔,大幅提升抗冲击变形能力,为运动员提供更高的安全防护级别。

在头盔材料方面,科研团队在大量测试后使用碳纤维、玻璃纤维、弹性体三种成分合成的新材料,在维持冲击韧度不变的情况下,能让头盔的刚度提高4倍、拉伸强度提高3倍,大幅提升了头盔的抗冲击吸能效率。

06
可降解材料

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来源:安徽网

为全面落实“绿色、共享、开放、廉洁”的奥运会举办理念,秉持“可持续·向未来”的愿景,致力于体现赛会环境正影响,北京冬奥会将使用生物可降解餐具。

以玉米、薯类、农作物秸秆等为原料生产的可降解餐具生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好,同时还有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外线性,具有安全、环保等特点,可以代替塑料生产生活必需品以及工程用品。


中国可降解塑料发展起步较晚,但市场增长势头强劲。随着我国新颁布的政策落地、生物降解塑料的技术进步以及我国居民环保意识的提高,我国生物降解塑料的消费量呈增长态势。

07
绿色建筑材料

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来源:新华网

在2022年北京冬奥会项目建设中,碲化镉发电玻璃分别应用于国家速滑馆和张家口冬奥会场馆BIPV建筑一体化项目,以及赤城奥运走廊项目。

碲化镉发电玻璃不仅具有建筑材料的特性,而且能够发电,是新型绿色环保建筑材料,在绿色办奥的目标下,发电玻璃的应用既满足了功能性要求,同时还兼具经济性和艺术性。

近年来,我国绿色建筑实践工作稳步推进,全社会对绿色建筑的理念、认识和需求逐步提升。在国家对绿色建筑的大力支持和鼓励下,全国各省市积极推动绿色建筑建设规划,各地均设立了绿色建筑评价机构,绿色建筑材料市场需求不断增长。


08
环保型制冷剂

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来源:北京重大项目建设

冬奥会北京赛区15块冰面优先采用环保型制冷剂。15块冰面中7块采用了清洁、低碳的二氧化碳跨临界直冷制冰技术,这项技术是首次在冬奥会上应用,使北京2022年冬奥会成为历史上首次大规模使用二氧化碳制冷剂的奥运会。

目前HFO-1234yf受到欧美市场大力推广使用,全球技术专利被科慕、霍尼韦尔、阿科玛等欧美公司垄断。当前国际化学品厂商已经加快了在国内建厂的步伐。专利保护使得国产化进程缓慢,高价格不利于产品市场化推广,虽然前景可期,但推广与应用还存在诸多问题。

当前国内氟化工企业,在供给侧改革、产业升级的行业背景下,要么加强自身研发能力自主建厂,要么与国际巨头合作。行业内,国际巨头虽然占据研发优势,但氟化工行业是资源依赖型产业,国内氟化工企业占据资源优势,因此,优势互补,合作共赢是当前行业发展的潮流。


来源:同济可持续混凝土



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