編輯/趙穎 秦悅
圍繞產業技術創新鏈,化纖聯盟企業在獻禮冬奧的同時也闡釋著紡織業的定位
備受矚目的北京2022年冬奧會賽場上,運動健兒的拼搏身影令人難忘。賽場外,雪車用高性能碳纖維、3D 編織的火炬“飛揚”、體現中國美的頒獎禮服深入人心。在本屆冬奧會上,化纖產業技術創新戰略聯盟(以下簡稱“化纖聯盟”)企業也發揮了積極作用,從高技術材料到比賽服裝,以及賽時制服檢測評價、比賽場館健康狀態監測等,化纖聯盟企業圍繞產業技術創新鏈,集成產學研資源,在獻禮冬奧的同時也闡釋著紡織業科技、時尚、綠色的定位。
通用技術中紡院北京中紡精業機電設備有限公司(以下簡稱“中紡精業”)作為國內技術領先、品質穩定、服務優質的碳纖維紡絲用熱輥供應商,在冬奧會期間,以紡織科研硬實力為奧運盛會添彩,中紡精業所供應的碳纖維熱輥,助力生產高強度等級TG800 國產碳纖維復合材料,被成功應用于奧運雪車和雪車頭盔制作,讓有著“冰上F1”之稱的國產雪車高速奔馳,切實為中國奧運健兒勇超極速保駕護航。
此次應用于奧運雪車、雪車頭盔的核心技術,是中紡精業碳纖維熱輥研發上的又一次突破。自2005年起,中紡精業就投入到碳纖維紡絲研發領域,主攻干噴濕紡紡絲路線涉及的原絲紡絲用電磁感應烘干致密化熱輥、氧化碳化熱輥,并在T300、T700、T800、T1000 以及更高性能碳纖維制備上得到多次成功應用,歷經多年辛勤耕耘、不懈探索,中紡精業成功建立了自主知識產權庫,打破了國際壟斷,持續助力國內各大碳纖維制備公司生產制備高端碳纖維,切實為國家碳纖維事業發展貢獻力量。
通用技術中紡院中紡標檢驗認證股份有限公司(以下簡稱“中紡標”)作為行業公信力強、認可度高的紡織服裝檢驗機構,在冬奧會和冬殘奧會制服裝備檢測服務中發揮專業作用。針對冬奧制服裝備研發、試制和生產各階段,中紡標集中核心技術力量,組成了專家團隊和檢測團隊,及時與冬奧組委相關部門、冬奧制服裝備官方研發團隊等進行對接研討,為賽時制服、服飾、裝備類面料、成品、配件等量身定制檢測和評價方案,對高科技材料及產品特定應用場景特殊性能的測試提供技術支持與專業建議。
中紡標根據研發團隊制定的制服裝備評價系統、性能要求,以及各類制服裝備的特點及應用場景,遵循科學合理、舒適耐用、安全綠色等功能原則,細化制定了《北京冬奧/冬殘奧賽時制服裝備成品理化性能檢測評價方案》,經冬奧組委審核確定,評價范圍包括各類防寒服類、功能運動服、功能內衣、保暖服裝類、手套襪類、鞋帽類、箱包類等。考核項目除包含相應國家/行業標準規定的基本項目外,重點考查產品的適用性、耐用性、功能性、舒適性、綠色生態等方面的性能,合計數十項。通過對冬奧服裝進行精準“體檢”、嚴格把關,切實為冬奧專用服裝服飾提供質量保障。
冬奧火炬主要分為3 個部分:外飄帶、內飄帶和氫氣燃燒裝置。東華大學孫以澤團隊作為火炬重要部分外飄帶(外殼)的關鍵制造技術提供方,揭開了“小”火炬背后蘊藏的“大”學問。
火炬“飛揚”的外飄帶造型非常特殊,是一個高維曲面體,對于工程化制造來說是一種極其復雜的異性結構件。孫以澤最初看到的是一個泥塑火炬作品“飛揚”,是來源于藝術家的靈感、手工塑造的精品。要完成數字化制造、工業化生產,并且用高科技碳纖維復合材料編織成型,首先要突破的第一道難關就是數學建模。只有數學建模才能高精度地還原和復現美輪美奐的藝術設計作品,使自動化數字制造成為可能。為了打好“地基”,孫以澤率領團隊數次北上,與中央美院的火炬外形設計師團隊、冬奧會組委相關工作人員等反復探討、修改、打磨,最終用多維曲面擬合智能算法完成數學建模。
為了讓碳纖維復合材料在編織過程中“乖乖聽話”,同時在工業生產中立體還原外飄帶柔美飄逸的感覺,孫以澤帶領團隊研究控制算法、奇妙機構、變軌技術等,從理論推導到實驗驗證再到生產實踐,反復調試。發明了“偏心”編織的方法,解決了大曲率、變密度編織難題;原創了雙機器人協同夾持芯模控制算法,保證大尺寸異形結構件編織在復雜受力狀態下的動力學性能最優;研發了單紗張力全流程數字化調控技術,實現了恒張力精確編織;研發了高維曲面自動打磨的技能作業機器人系統。實現了火炬外飄帶的三維自動化立體編織和自動化打磨,項目技術不僅填補了國內空白,在國際上也處于領先地位。最終,孫以澤團隊讓火炬“活”了起來,真正呈現出了最好的“飛揚”狀態。
東華大學發明的“偏心”編織方法,解決了大曲率、變密度編織難題

東華大學研制的三維球面立體編織機。
根據北京2022年冬奧會和冬殘奧會的實際需求,北京服裝學院從奧運整體形象景觀系統層面推動服飾的文化研究與設計創新,精心設計研發北京2022年冬奧會和冬殘奧會系列制服、火炬手服裝、具有防護功能的工作系列服裝、中國自由式滑雪空中技巧隊比賽服、中國高山滑雪隊比賽服、中國短道速滑隊比賽服、中國速度滑冰隊比賽服、中國花樣滑冰隊比賽服、冬殘奧運動員訓練服裝等。
北京服裝學院劉莉教授帶領科研團隊承擔了國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項“冬季運動與訓練比賽高性能服裝研發關鍵技術”。北服團隊作為牽頭單位,聯合6 所高校、4 個企業聯合攻關,研究內容涉及紡織科學與工程、服裝設計與工程、機械工程(摩擦學)、熱物理、生物力學、體育科學6個學科,解決“快、護、暖、美” 4 個關鍵技術問題,實現競速類項目服裝、防護材料及裝備、耐低溫保障材料和服裝技巧類項目服裝四類產品創新。團隊連續三季為國家花樣滑冰(集訓)隊雙人滑、男單、女單、冰舞項目22 名重點運動員提供比賽服,設計方案424 套,制作比賽服70 套,表演服99 套,助力運動員多次贏得世界級比賽金牌。
北京2022年冬奧會和冬殘奧會頒獎禮儀服裝包括“瑞雪祥云”“鴻運山水”“唐花飛雪”三套方案,賽時分別出現在雪上場館、冰上場館和頒獎廣場的頒獎儀式中。其中,“鴻運山水”“唐花飛雪”兩套方案分別由北京服裝學院服裝藝術與工程學院尤珈副教授團隊、楚艷教授團隊設計,“瑞雪祥云”方案中的帽子由北京服裝學院民族服飾博物館館長賀陽教授團隊設計。頒獎禮儀服裝的設計工作體現了北京服裝學院作為中國時尚高等教育的領軍者,為中國人民美好生活引入學術力量并向世界傳播中國美的家國情懷與使命擔當。

儀征化纖持續開展滌綸中空纖維產品研發攻關。
北京冬奧會和冬殘奧會工作人員、技術官員、志愿者賽時制服和安保民警防寒衣等服裝的保暖“內芯”,70%采用的是中國石化儀征化纖的多種功能性滌綸短纖維。
由于冬奧運動氣候條件特殊,制服保暖材料必須既能抵御嚴寒、防風保暖,又要透氣、透濕、輕便舒適,最大程度滿足所有場景下的需要。2020年,北京冬奧組委會面向全球征集冬奧制服保暖材料,江蘇康大無紡有限公司采用了儀征化纖的多種功能性滌綸短纖維,并持續組織開展攻關,與其它纖維混合研制成保暖絮片。
這種保暖絮片以其瞬間升溫、長效蓄熱、輕薄舒適、吸汗透氣的優異性能,在國內外10 多家參選企業中勝出,成為北京冬奧會和冬殘奧會工作人員、技術官員、志愿者賽時制服和安保民警防寒衣等服裝的唯一供應商。
除了保暖材料外,用于賽事場館服務和市民生活所需的易捷品牌可降解塑料袋也是以儀征化纖生產的PBAT 生物可降解塑料為原材料委托生產制作而成的。比起常見的可降解塑料袋,該塑料袋更加耐用,具有較好的熱穩定性、力學性能,以及優良的生物降解性,在堆肥條件下能夠完全降解為水和二氧化碳,有效減少塑料污染。
秉承70年服裝專業領域的實力和強大的供應鏈保障能力,銅牛集團于2018年9月成功獲得了“北京2022年冬奧會和冬殘奧會家紡、服裝、服飾及配飾特許生產商”資質,成立了以品牌運營中心、進出口公司為主體的冬奧特許經營和服務保障項目組,著力提升創意設計和科技研發能力,統籌協調供應鏈保障貨品快速供應,先后實現了176款服裝服飾的生產上市批準,簽約零售商38家,為11家贊助商提供了服務保障。
賽時定制口罩“特別高能”,銅牛集團承擔了北京2022年冬奧會和冬殘奧會生產定制口罩的重任。為圓滿完成這項重大而光榮的任務,銅牛集團成立了以領導班子為領導小組、副總經理張宏忠具體負責的工作專班,全力以赴,不計投入,克服重重困難,在極短的時間內加班加點多次極限操作,修改設計、制作樣品,創新研發了醫用防護口罩的全自動生產線,創新改進了材料,尤其是首次成功實現口罩包裝袋的“零污染、全降解”,充分實踐了“綠色辦奧”理念,為北京冬奧盛會奉獻了銅牛力量。
作為主辦地的首都北京,為此次冬奧會的舉行獻上了一座繼鳥巢、水立方之后的新建標志性核心場館——即有著“冰絲帶”美稱的國家速滑館。自2020年以來,北京化工大學機電工程學院安全科學與工程專業方舟教授和學生團隊就開始以關鍵材料耐久性研究、健康狀態監測等先進的安全科學技術研究為重點,為北京冬奧會主要場館國家速滑館、鳥巢、冰立方的安全保障提供助力。
“冰絲帶”場館位于北京中軸線上,向世界展示了我國建筑、安全等領域的實力。方舟教授聯合設計單位共同開展系列研究工作。針對國產高釩封閉索在建筑結構使用時遇到的關鍵技術問題開展研究,打破國際在關鍵材料上的壟斷,形成國際領先和先進的科研成果,推動國產封閉索產業化進程。為開展高釩封閉索絲腐蝕環境耐久性研究,除現場掛件外,團隊還開展了實驗室加速腐蝕系列試驗,包括腐蝕膏試驗、鹽霧試驗等。同時,方舟教授還帶隊建立了大型復雜結構健康監測、環境健康監測方法,形成自主知識產權,與設計單位協作,首次形成了完整的設計、監測、數據分析、反饋設計優化的閉環體系。