歷屆舉辦冬奧會(huì)開閉幕式的場(chǎng)館都會(huì)遇到“低溫開放環(huán)境溫暖保障”的問題。新京報(bào)記者獲悉，此次冬奧會(huì)開閉幕式中，使用了石墨烯發(fā)熱材料的部分加熱座椅、加熱沙發(fā)、加熱桌子、加熱地毯應(yīng)用在“鳥巢”中，實(shí)現(xiàn)溫控管理。未來，這種發(fā)熱座椅將繼續(xù)在公交車站、下沉廣場(chǎng)、戶外連廊等場(chǎng)景使用，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

石墨烯助力低溫環(huán)境溫暖保障

歷屆舉辦冬奧會(huì)開閉幕式的場(chǎng)館都會(huì)遇到“低溫開放環(huán)境溫暖保障”的問題，“鳥巢”在接到冬奧會(huì)開閉幕式儀式任務(wù)的那天起，就提出要解決這個(gè)難題。 

2017年起，鳥巢保障團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)考察、對(duì)比國內(nèi)外數(shù)種解決辦法，經(jīng)過4年多的方案對(duì)比，分析了近100多種低溫環(huán)境溫暖保障方案，并進(jìn)行多次低溫模擬環(huán)境試驗(yàn)，尋找“安全、可靠、舒適”的加熱材料。

新材料石墨烯在眾多方案中被反復(fù)提起。據(jù)悉，石墨烯是目前已知導(dǎo)熱系數(shù)最高的材料，在通電的情況下，碳分子團(tuán)之間相互摩擦、碰撞產(chǎn)生熱能，熱能又通過遠(yuǎn)紅外線以平面方式均勻地輻射出來，可以很好地被人體接收，從而產(chǎn)生由內(nèi)而外的溫暖。

室外-10℃，座椅可實(shí)現(xiàn)2分鐘發(fā)熱

如何將石墨烯材料應(yīng)用到低溫環(huán)境中，與座椅、沙發(fā)、桌子、地毯相結(jié)合？

在冬奧組委主導(dǎo)下，北京市科委、中關(guān)村管委會(huì)的技術(shù)扶持下，國家體育場(chǎng)“鳥巢”與座椅沙發(fā)的生產(chǎn)企業(yè)、石墨烯技術(shù)民用推廣企業(yè)聯(lián)合進(jìn)行課題攻關(guān)，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)提出了低溫環(huán)境石墨烯發(fā)熱新材料技術(shù)及智能加熱管理系統(tǒng)方案。Aika愛家科技為冬奧會(huì)專門研發(fā)的石墨烯發(fā)熱布料擺脫了對(duì)基材的依賴，用石墨烯和碳納米管分散液做成了一塊能夠發(fā)熱的“布”，擁有出色熱傳導(dǎo)性能。

“石墨烯發(fā)熱布料跟棉布一樣，在24V的低電壓下就可以高效發(fā)熱，溫度值控制在30℃至47℃。”中國航發(fā)石墨烯材料冬奧專項(xiàng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、Aika愛家科技董事長陳利軍以座椅舉例，座椅的背部和坐墊織布下層都放置了石墨烯發(fā)熱材料，座椅下方有一個(gè)按鈕，長按開機(jī)，短按可以切換溫度，三檔溫度分別是30℃、37℃和47℃。

國家體育場(chǎng)鳥巢作為國際一流的大型半開放場(chǎng)館，開幕式當(dāng)天最低氣溫-6℃，閉幕式時(shí)氣溫-2℃。陳利軍說，在-10℃的室外環(huán)境中，發(fā)熱座椅可以在2分鐘內(nèi)發(fā)熱。

同樣，桌子、地毯的夾層中也使用了這種石墨烯發(fā)熱布料，和座椅、沙發(fā)一起形成溫暖的小環(huán)境。石墨烯加熱地毯發(fā)熱溫度均衡在40℃，在室溫-5℃環(huán)境下，地毯的表面溫度為20℃。

發(fā)熱座椅可在公交車站、戶外連廊等場(chǎng)景使用

值得一提的是，每個(gè)發(fā)熱桌椅都自帶獨(dú)立電路控制，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能低碳。

陳利軍說，鳥巢配備了很多先進(jìn)的設(shè)施，場(chǎng)館電力安全穩(wěn)定運(yùn)行必須考慮。石墨烯發(fā)熱布料的電熱轉(zhuǎn)換效率高，在24V低壓啟動(dòng)的條件下，可以迅速實(shí)現(xiàn)升溫和熱傳導(dǎo)，既不會(huì)給電力系統(tǒng)帶來額外負(fù)擔(dān)，又能高效完成熱保障任務(wù)。將整個(gè)“鳥巢”觀禮臺(tái)電力總需求控制在鳥巢整體電力負(fù)荷的0.098%，不到百分之一。

同時(shí)，這種柔性的布料也非常舒適。“傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料——金屬絲、金屬線、發(fā)熱膜等具有導(dǎo)熱功能，但欠缺舒適性。石墨烯發(fā)熱布料擁有和普通布一樣的舒適觸感。”他說，石墨烯柔性纖維織物在30℃至47℃溫度區(qū)間精準(zhǔn)加熱調(diào)控，通過石墨烯發(fā)熱織物的立體排布組合，構(gòu)建三維遠(yuǎn)紅外高效熱輻射網(wǎng)絡(luò)，低溫開放式環(huán)境中熱量精準(zhǔn)向人體傳遞功能，有效提高人體體感舒適度。

在安全性方面，石墨烯發(fā)熱布料可水洗、隨意剪切，遇水后性能不會(huì)受到影響，在雨雪天氣下也能保持安全穩(wěn)定的發(fā)熱性能。

未來，這種發(fā)熱座椅可以在公交車站、下沉廣場(chǎng)、戶外連廊等場(chǎng)景使用，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

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