2022年2月4日，立春節氣。

伴随着二十四節氣倒計時的結束，“立春”“SPRING”字樣的焰火騰空而起，國家體育場上空一片明豔璀璨、生機盎然。

春天的焰火照亮了夜空和眼眸，将溫暖和詩意傳遍全世界。而彼時彼刻，身處北京冬奧會開幕式現場的觀衆可能有所不知，是一種新型材料——石墨烯，讓他們在料峭寒夜裡的室外，感受到了最接近陽光的溫暖。

不論是在國家體育場觀禮台的桌椅、地毯上，精準先進的實況轉播設備的外套内，還是禮儀志願者姑娘們身上輕盈袅娜的“中國山水”中，都有它的身影。正是由于它的存在，這場精彩的冰雪盛會才能如此舒适宜人、暖意融融。

“為了讓冬奧會‘暖’起來，我們一刻也不敢懈怠。”中國航發石墨烯材料冬奧專項項目負責人、北京創新愛尚家科技股份有限公司（以下簡稱“愛家科技”）董事長陳利軍說，為研究制定“低溫環境石墨烯智能發熱産品及熱力保障應用”方案，他和團隊整整探索了兩年時間。

如今，在北京冬奧會“帶動三億人參與冰雪運動”目标實現的同時，他正欣喜地看着用心血澆灌的冬奧“暖科技”——石墨烯柔性熱管理技術飛出鳥巢，飛入尋常百姓家。

值得一提的是，不久後，地鐵15号線的座椅都将“溫暖升級”。15号線地鐵新安裝了智能供暖系統，地鐵司機一按按鈕，整列車的座椅都會在3分鐘内熱起來，“即使是寒冬清晨趕第一班地鐵上班的人，也不會感覺到座椅冰冷。”

“暖科技”助力城市更新

“其實，這間會議室是沒有暖氣的。”采訪時正值嚴冬，而身處室内卻給人溫暖如春的感覺。說沒有暖氣，令人不可思議。陳利軍指了指牆上幾幅山水、花鳥的挂畫，笑着說，“既安全又暖和還節能，靠的就是北京冬奧會的科技成果。”

時間追溯到2017年初，北京冬奧會國家體育場保障團隊開始遴選溫暖保障方案。由于鳥巢是半開放場館，舉辦冬奧會的開閉幕式，無疑将面臨嚴峻的低溫挑戰。在考察、比對了100餘種國内外保障方案，并進行了多次低溫模拟環境試驗後，愛家科技的“低溫環境石墨烯智能發熱産品及熱力保障應用”方案脫穎而出，以其“安全、遠紅外健康輻射、綠色節能、防雨雪、與純棉布料一樣輕薄和舒适”的性能征服了評委。

石墨烯是國家重點支持的戰略級新型材料，有電熱轉換性能極好、可直流低電壓驅動等特點。陳利軍介紹，在通電的情況下，碳分子團之間相互摩擦、碰撞産生熱能。新型石墨烯材料的電熱轉換效率達90%以上，通電後将電能高效轉化為熱能，熱能又通過遠紅外線以平面方式均勻地輻射出來，能很好地被人體接受，從而感覺到最接近陽光、由内而外的溫暖。

同時，這種材料僅需要24伏特的低壓直流電就能高效驅動，還可水洗和随意剪切。“它在遇水後不受影響，在雨雪天氣下也能保持穩定的發熱性能。在為觀禮台提供溫暖的同時，也有充分的安全保障。”陳利軍說。

嚴寒低溫的鳥巢内，觀禮台區域觀衆體感卻能與室内接近。這是怎麼做到的呢？“雖然看上去隻是普通的家具，但它們的表面材料别有玄機，内部也布滿了電線。”陳利軍介紹，其實，觀禮台的桌椅、地毯，嘉賓區的沙發都嵌入了擁有60多項國家專利的新型石墨烯柔性發熱織物材料——“AIHF（艾弗）”。

座椅上的觀衆隻需輕觸控制按鍵，就能實現47攝氏度、37攝氏度、30攝氏度3個發熱溫度的控制。同時，桌面和地毯也擁有溫暖的“保護罩”。就這樣，石墨烯智能溫控系統通過熱輻射加熱傳導并用的方式，達到了即使在零下5攝氏度的室外，依然讓觀禮台觀衆體感溫暖的效果。

要讓參加開閉幕式的嘉賓坐得舒服可不是件簡單的事兒。“要綜合考慮全身的平衡感，不能下半身熱乎了，手和臉還凍着。因此，各個位置的溫度都要反複測試，設備也要以測試數據為依據不斷調适。”陳利軍解釋。

為了達到這個效果，陳利軍和他的團隊可沒少“折騰”。他們一開始先是在北京順義區租下了大冷庫，模拟低至零下10攝氏度、4到6級風的觀看環境。後來又幹脆在單位院内購置了兩台特制的低溫箱，由受試者身上接上30多條線，連着各種傳感器進行試驗。受試者要考慮性别、年齡、體型等特點，力求男、女、胖、瘦均勻分布，試驗過程中收集物表溫度、人體接觸點溫度、人體感知溫度及受試者主觀溫度等指标數據，再進行綜合打分。進入鳥巢閉環施工保障後，又反複進行真人實地試驗，“制定保障預案時，各種天氣、各個時間點，就連外國友人的着裝方案都考慮在内。”

經過為期2年精益求精的研發、試驗、調适，60餘天的閉環密集施工，“低溫環境石墨烯智能發熱産品及熱力保障應用”方案不斷完善，終于創造性地解決了低溫環境下大型場館的溫暖保障這一世界性難題。在北京冬奧會開幕式當天氣溫僅零下7攝氏度，閉幕式當天氣溫零下2攝氏度的情況下，觀禮台的觀衆們絲毫不覺嚴寒，仍能感受到融融暖意。

“我們希望這樣簡約、節能的供暖方案能夠走出鳥巢，在更多的場景下派上用場。”陳利軍舉例，在北京房山區一個老舊小區的改造過程中，就創新性地使用了石墨烯材料制成的發熱牆闆。既節省了重新鋪設管道帶來的較高的一次性投入成本，又解決了居民冬天暖氣不夠熱的困擾。

陳利軍希望“鳥巢”方案能夠更廣泛地“飛入尋常百姓家”，助力北京乃至全國各地的城市更新。

地鐵座椅“溫暖升級”

因為在北京冬奧會上的“溫暖表現”，愛家科技收到了科技部、北京2022年冬奧會和冬殘奧會組織委員會、北京市2022年冬奧會工程建設指揮部辦公室、國家體育場以及北京市科委、中關村管委會等部門發來的感謝信。這份肯定給陳利軍帶來欣慰與滿足之餘，又讓他陷入了更深的思考——如何讓冬奧科技在賽後更好地融入人們的生活，為每一個普通人送去一份暖意？

在北京市科委、中關村管委會及市經信局、房山區政府等部門的指導下，曾經“冬奧特供”的石墨烯發熱技術很快找到了更為廣闊的應用場景。為國家體育場座椅供暖的技術，率先應用在了北京地鐵的座椅上——不久後，地鐵15号線的座椅都将“溫暖升級”。

陳利軍介紹，地鐵的座椅通常是玻璃鋼材質的。冬季氣溫低，因此把手和座椅有時會讓人感覺冰冷。當前，地鐵座椅的加溫措施往往是通過暖氣、熱風實現的，而出于防疫需要車廂内加大通風，加熱用的暖風容易随空氣流動而流失，難以實現保溫的作用。為了解決這個問題，愛家科技聯合北京中車長客二七軌道裝備有限公司，在冬奧供暖技術的基礎上進行再改造，開發出了“智慧地鐵座椅”。

怎麼個“智慧”法兒呢？陳利軍說，15号線地鐵新安裝了智能供暖系統，地鐵司機一按按鈕，整列車的座椅都會在3分鐘内熱起來，“即使是寒冬清晨趕第一班地鐵上班的人，也不會感覺到座椅冰冷。”

“節儉辦奧”“綠色辦奧”是北京冬奧會、冬殘奧會籌辦的重要理念。北京冬奧會、冬殘奧會期間，國家體育場觀禮台嘉賓區200多個終端位置都按照相應的技術方案，嵌入了石墨烯發熱材料，桌子、椅子、沙發、地毯等加起來總共耗電僅為每小時28.5千瓦。“這是什麼概念？一台電暖氣的功率約為每小時2千瓦，我們僅用了整個鳥巢電力負荷的0.02%、10多台電暖氣的功率就解決了該區域1000多平方米的供暖問題。”陳利軍解釋，這是由于石墨烯材料具有極高的電熱轉換效率，因此不會給電力系統帶來額外的負擔。“這就是石墨烯的神奇與獨到之處。”說到這兒，陳利軍臉上流露出自豪的神情。

這樣的理念也延續到了冬奧科技成果落地過程中，低能耗是這個智慧系統的一大特色。“我們在地鐵座椅正中安裝了傳感器，運行期間，當乘客坐下時發熱供暖，站起來時座椅自動斷電。這樣當地鐵處在非高峰時段，或車廂空載時，就不會做無用功了。”

當然，冬奧科技要走進民間，也要進行更加“親民”的調整。比如，地鐵的座椅不同于鳥巢觀禮台座椅柔軟的材質，前期試驗中，當團隊技術人員将石墨烯加熱層嵌入玻璃鋼後，出現了座椅鼓包、發熱不均勻等情況。而有了此前保障冬奧的經驗，幾輪試驗後，愛家科技的團隊很快找到了解決的方案。“中間的加溫層溫度較高，不同材質的熱膨脹系數不同，因此出現鼓包現象。”鼓包其實是氣泡，在給玻璃鋼材料“抽真空”的同時，提前做好排氣孔，難題就迎刃而解了。

除此之外，陳利軍透露，保障冬奧的石墨烯發熱技術很快也将應用在新能源汽車上。愛家科技已與北京某知名車企敲定合作，将其4個主力車型的熱管理系統使用石墨烯發熱技術支持。“傳統座椅供熱的金屬絲是繡花一樣繡上去的，不僅耗電量較高，且預熱較慢。石墨烯供熱首先省電，能減輕新能源汽車用電壓力；其次沒有預熱動作，熱得快。除了節能環保外，作為一種碳系材料，還可減少金屬材料在交互過程中産生的有害電磁輻射，更加健康。”

“4款新能源汽車中的一個車型預計今年4月就要下線了。”陳利軍說，為了滿足車企的交付要求，接下來，愛家科技将在房山區投入一條全自動化的生産線。這是一個新型智能的“黑燈工廠”，整個生産操作流程都由機器人、自動化高科技設備完成，不需要人工操作。

“智慧座椅”即将在北京上線應用的同時，愛家科技的團隊也在對接更北方省份的軌道客運部門，希望北京冬奧的科技成果溫暖更需要的地方。

将“溫暖”穿在身上

2022年2月8日，谷愛淩憑借完美一跳在自由式滑雪女子大跳台項目的決賽中逆襲奪冠，為中國隊奪得北京冬奧會雪上項目的首金。在随後的頒花儀式上，身着“瑞雪祥雲”頒獎禮服的禮儀志願者款款而來，谷愛淩、“金墩墩”“瑞雪祥雲”，共同組成了北京冬奧會振奮人心又賞心悅目的美好一幕。

和夏季奧運會不同，冬奧會運動場館的溫度最低甚至可接近零下30攝氏度，禮儀志願者在輕盈、端莊地展示“瑞雪祥雲”“鴻運山水”“唐花飛雪”的中國風韻同時，能不能保持溫暖、舒适呢？

“北京冬奧會舉辦期間，張家口賽區室外溫度低于零下20攝氏度。雖然禮儀服飾看起來非常輕薄，但是我們一點兒也不覺得冷，在室外站半個小時完全沒有問題。”一位禮儀志願者在接受媒體采訪時表示。

這是怎麼做到的呢？奧秘就在禮儀服裝的“内膽”上。石墨烯作為塗層均勻分布在這套“保暖内衣”的周身，“當姑娘們感覺寒冷時，通過隐藏按鈕打開加熱功能，可在30秒内将溫度升高到人體的舒适溫度。”

陳利軍介紹，石墨烯在通電時産生熱能，熱能通過遠紅外線以平面方式均勻地輻射出來，讓穿着石墨烯内衣的人由内而外感覺到溫暖。除了禮儀志願者服裝的保暖“内膽”，愛家科技的團隊還制作了圍巾、馬甲、手套、襪子等一系列石墨烯的加熱産品，滿足各場館、各工種的不同需求。“這些裝備即使在零下40攝氏度的情況下，也能幫助工作人員迅速回溫。”

除此之外，為解決穿戴的舒适性問題，愛家科技的團隊還将技術更新疊代。“我們的第一代材料不太透氣，穿在身上排汗困難，容易造成低溫灼傷。針對穿戴類材料的特殊屬性，我們又開發了二代石墨烯柔性熱管理材料，其質感接近棉布，柔軟、透氣又抑菌。”陳利軍說。

正是在科技工作者獨具匠心、精益求精的奇思巧構下，唐花宋畫的中華韻緻，才得以袅娜輕盈地呈現在全世界的面前。而在賽後，這一“溫暖冬奧”的秘密武器則作為低溫環境特種加熱服裝服飾，為更多需要它的人送去了溫暖——

即便嚴冬時節，中石化集團燕山石化公司的一線工作人員每天也要步行幾萬步，每天巡檢管道的線路不少于15公裡。石化公司從愛家科技訂購了6000多件馬甲、2800雙手套，成了暖心又暖身的“法寶”。

“因為巡線工人要佩戴許多裝備、走很遠的路，因此為他們設計保暖服首先不能太厚重，基于石化管道特殊的作業環境，還要求衣服裡不能有任何靜電，并防爆。”冬奧科技成果的落地，并不是簡單“平移”即可。應對不同的場景，需要做有針對性的調整。給石化巡線工人設計的服裝，就以絕對安全為首要目的，采用了防靜電、防油污和具有防爆認證的高科技材料，聯合石墨烯柔性發熱技術的運用，打出了一套漂亮的“組合拳”。

在房山區，500名值守在北京與河北交界檢查站的一線幹警也配備了“定制款”的石墨烯服裝。“因為檢查站的民警通常要長時間值守在寒冷的室外，保暖成了服裝最重要的功能，為此我們在石墨烯的内膽外又額外加了一層羽絨。”陳利軍介紹。

導熱性極佳的石墨烯材料不僅能用于保暖，還可用來降溫。去年夏天，朝陽區、房山區的數百名戶外作業的醫務人員穿上了石墨烯技術加持的“液冷服”。“放入冰塊、倒上水，點開開關，一次能持續制冷超過2小時。即使戶外溫度超過35攝氏度，也不會感覺暑熱難耐。”燕山醫院一名醫護人員反饋。陳利軍說，事實上，這款“液冷服”也脫胎于冬奧科技成果，利用石墨烯熱轉換效率高的特點，通過水路循環達到快速降溫的效果。

石墨烯柔性熱管理技術如一股暖流，從“雪飛燕”“雪遊龍”“雪如意”的冰雪上流淌而出，汩汩流向需要它的地方。

而它的落地應用，也隻是冬奧科技賽後利用的一個縮影。北京冬奧會的科技成果，從北京起步，走向全國、走向世界。“我們才剛剛出發。如何讓冬奧科技更廣泛地應用于增強民生福祉的各個方面，我們還有很多想象的空間。”陳利軍說。

（原标題：鳥巢“暖科技”助力城市更新：地鐵15号線座椅将“溫暖升級”）

來源：北京日報 記者 孫樂琪

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