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以往在零下二十幾度室外冰雪運動場館中被凍得瑟瑟發(fā)抖的觀眾們，此刻卻再也不用置身于“寒風料峭”中了，復(fù)合材料帶來的“黑科技”讓觀眾可以穿著保暖衣服、坐在保暖坐板上觀看冰雪比賽，盡享冰雪運動的無窮魅力。
提供這項保暖“黑科技”的人是清華大學建筑學院副教授曹彬及其團隊?！百惖拉h(huán)境營造及觀賽環(huán)境保障技術(shù)研究”的研究成果之一，是將柔性石墨烯、氣凝膠、疊加態(tài)等材料復(fù)合使用，以人體的熱調(diào)節(jié)作為理論基礎(chǔ)，使用暖體假人模擬真人的產(chǎn)熱和散熱過程，將暖體假人置身于不同的氣象條件下，通過分析假人各個部位的表面溫度和導(dǎo)出指標，判斷人的熱舒適狀況。
基于人體的熱調(diào)節(jié)理論，研究團隊充分考慮了觀賽區(qū)的實際場景和觀眾的觀賽行為，對熱舒適保障措施的形式進行了有針對性的創(chuàng)新設(shè)計。無論是哪種觀賽場景，復(fù)合材料的應(yīng)用都能在冰雪運動場館的熱舒適保障過程中扮演重要角色，曹彬說，“我們采用的復(fù)合材料中主要包括柔性石墨烯發(fā)熱材料、氣凝膠材料和疊加態(tài)材料?！比嵝允┌l(fā)熱材料起效迅速，加熱狀態(tài)下表面溫度可穩(wěn)定在40攝氏度以上，溫度分布均勻；氣凝膠材料在同等隔熱性能下，厚度約為傳統(tǒng)隔熱材料的1/3至1/5，且具備防火疏水性；標準規(guī)格的疊加態(tài)材料單位面積重量48g/m2，在相同保暖效果下，厚度相當于羽絨服的1/5。
將加熱功能與觀眾席進行一體化設(shè)計就是團隊研發(fā)成果的一種實現(xiàn)場景，在這個場景中，研發(fā)人員要考慮到發(fā)熱、隔熱和避免能源損耗這三個方面。發(fā)熱方面，曹彬向記者談道，針對新建的冰雪運動場館觀眾席，可在坐席臺階表面鋪設(shè)一層具有封裝外殼的坐板，外殼內(nèi)裝有石墨烯片，通過實時通電來發(fā)揮石墨烯的發(fā)熱功能，使座板表面溫度迅速提升。
在外部環(huán)境寒冷的情況下，如果要確保熱量充分向人體傳導(dǎo)，就要同時保證坐板非加熱側(cè)的隔熱性能?；谶@一考慮，曹彬團隊在設(shè)計坐板時將氣凝膠材料與石墨烯片結(jié)合使用，發(fā)揮氣凝膠的隔熱作用，減少熱量向環(huán)境的散失。
當坐席沒有觀眾或是觀眾稀少時，避免對坐席無謂加熱造成能源浪費就顯得十分關(guān)鍵。曹彬?qū)τ浾弑硎?，加熱坐席會設(shè)置傳感器，通過傳感器可以判斷是否有人坐在座位上。“只給有觀眾坐的座位加熱，以避免熱量損失和能源浪費?！辈鼙蛘f。
對于未安裝固定加熱坐板的場館，依賴復(fù)合材料的熱舒適保障措施要更加“可移動化”。曹彬表示，這種情況下就需要移動加熱坐墊和加熱衣服來為觀眾“保溫”。其中，考慮到室外觀眾席可能存在化雪情況，移動加熱坐墊內(nèi)部又存在電子元件，所以會更注重外層材料的防水性，采用疏水材料來封裝石墨烯片。對于加熱衣服，使用了輕薄的疊加態(tài)材料發(fā)揮保溫性能，在人體腹部和腰部等部位通過石墨烯片進行加熱，同時配有微信小程序，藍牙連接后，觀眾可以在手機上實時查看服裝各部位的溫度，并通過輸入溫度值，對加熱效果進行快速精準調(diào)控。
基于復(fù)合材料的個體加熱技術(shù)能為冰雪運動提供熱舒適保障，讓冰雪運動更具溫度，但在曹彬看來，這些材料和技術(shù)實現(xiàn)的加熱保溫功能并不僅僅局限于冰雪運動。未來，復(fù)合材料和個體加熱技術(shù)會更具普惠性，逐漸走向量產(chǎn)的加熱保暖衣服等新技術(shù)產(chǎn)品有望為極端環(huán)境下作業(yè)的工作人員帶來更多溫暖與關(guān)懷。
責任編輯：毛丹
