19日下午，習(xí)近平總書(shū)記來(lái)到位于河北省張家口市崇禮區(qū)的國(guó)家跳臺(tái)滑雪中心，饒有興致地觀看了運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練演示。習(xí)近平總書(shū)記指出，同我們國(guó)家的強(qiáng)國(guó)之路一樣，中國(guó)冰雪運(yùn)動(dòng)也必須走科技創(chuàng)新之路，一方面要堅(jiān)持自主創(chuàng)新，一方面要善于吸收國(guó)際上的先進(jìn)技術(shù)和訓(xùn)練方法。

除了先進(jìn)技術(shù)和訓(xùn)練方法，本次冬奧會(huì)在冰雪裝備方面也增加了“科技含量”，為運(yùn)動(dòng)員高質(zhì)量訓(xùn)練提供了強(qiáng)有力支撐。

就在不久前，崇禮區(qū)太子城極端溫度低至零下40℃，許多堅(jiān)持訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員的臉、手部出現(xiàn)不同程度的凍傷，情況緊急，急需支援。作為“科技冬奧”項(xiàng)目組的科研人員，天津工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院的劉皓教授立刻組織項(xiàng)目組進(jìn)行調(diào)研攻關(guān)，利用項(xiàng)目組技術(shù)優(yōu)勢(shì)與相關(guān)企業(yè)合作，為冬奧會(huì)運(yùn)動(dòng)員快速生產(chǎn)出167副自加熱手套和450套自加熱頭罩，自駕車(chē)近400公里，順利將手套送到冬奧會(huì)工作人員的手中。

通過(guò)選擇合適的保暖面料、加熱元件和鋰電池，設(shè)計(jì)好控溫模塊和手機(jī)App程序，就能讓衣服、手套、頭罩智能加熱，即使在冰天雪地中待上四五個(gè)小時(shí)，也不會(huì)感覺(jué)寒冷。2022年北京冬奧會(huì)上，我國(guó)的運(yùn)動(dòng)員和志愿者們就會(huì)配備上這樣的保障服裝。

劉皓團(tuán)隊(duì)2019年承擔(dān)了“科技冬奧”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，并將在冬季運(yùn)動(dòng)與訓(xùn)練比賽用高性能服裝關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目中擔(dān)任冬季耐低溫保障服裝關(guān)鍵技術(shù)的主要研發(fā)工作。

“保障服裝分為積極保暖類(lèi)和被動(dòng)保暖類(lèi)，我們項(xiàng)目組主要負(fù)責(zé)積極保暖類(lèi)服裝的研發(fā)。”劉皓解釋?zhuān)\(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)期處于低溫環(huán)境中，會(huì)影響運(yùn)動(dòng)機(jī)能，甚至造成凍傷。因此在嚴(yán)寒環(huán)境下保持人體熱濕舒適性對(duì)于提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效果非常重要。積極保暖服裝能夠在減輕服裝重量的同時(shí)保持服裝良好的熱舒適性，并且通過(guò)外界能量的輸入實(shí)現(xiàn)服裝保暖系數(shù)可控從而適應(yīng)人體的熱濕舒適性需求。

加熱服裝分為電加熱服裝、太陽(yáng)能加熱服裝、化學(xué)能加熱服裝、相變材料加熱服裝和溫度自適應(yīng)加熱服裝（智能加熱服裝）等。不管是利用太陽(yáng)光蓄熱材料吸收太陽(yáng)輻射的可見(jiàn)光與近紅外線，反射人體熱輻射, 還是利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量或是相變材料儲(chǔ)能來(lái)進(jìn)行保暖，都存在適用范圍小、溫度不可控等缺陷。

“而通過(guò)溫度監(jiān)測(cè)和智能控溫模塊的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)精確控溫的電加熱服裝能夠滿(mǎn)足目前積極保暖服裝的應(yīng)用需求?！眲┙榻B，“我們此次生產(chǎn)的保暖手套和保暖面罩，是在手套和面罩中集成了電加熱片，通過(guò)控制器將其與鋰電池連接。手套所配備的鋰電池容量3300毫安，重量大約100克，充電一次，一般可以擁有四五個(gè)小時(shí)的加熱效果。手套和面罩都設(shè)計(jì)有專(zhuān)門(mén)的電池袋，不會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員穿戴的舒適性?！?/p>

課題組還研發(fā)了硬幣大小的加熱控溫模塊、加熱織物和溫度控制App程序，這種智能加熱織物可以集成到服裝中，同時(shí)支持手動(dòng)按鍵控制與App智能控制。通過(guò)App，運(yùn)動(dòng)員將可以隨意調(diào)節(jié)加熱服裝的溫度。

在整個(gè)積極保暖服裝的研發(fā)過(guò)程中，最核心的技術(shù)就是發(fā)熱片的材料。

劉皓教授項(xiàng)目組已經(jīng)在基于柔性碳紙的加熱織物、基于導(dǎo)電紗線的刺繡加熱織物和基于鍍銀紗線的一體成型加熱服裝等技術(shù)方向?qū)崿F(xiàn)突破，使科技成果順利轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。

“基于碳紙的柔性加熱織物是將厚度約50微米的導(dǎo)電碳紙封裝到兩片織物間，可以提高加熱織物的強(qiáng)度和耐水洗性，通過(guò)調(diào)節(jié)碳紙的形狀和連接方式，可以實(shí)現(xiàn)不同功率密度的加熱織物。”劉皓教授介紹，一般來(lái)說(shuō)，加熱織物的功率密度越大，其加熱能力越強(qiáng)，升溫速率越快，當(dāng)其集成到服裝中時(shí)，其調(diào)節(jié)服裝內(nèi)部溫度的能力越強(qiáng)。

還有通過(guò)刺繡方式可以在任意織物基底上實(shí)現(xiàn)任意加熱圖案的制備，這種制備工藝的設(shè)備簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)預(yù)定的圖形快速設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)不同規(guī)格類(lèi)型的加熱織物，具有工藝簡(jiǎn)單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

此外，服裝的熱濕舒適性理論和先進(jìn)的檢測(cè)儀器也是開(kāi)發(fā)高性能加熱織物和加熱服裝的關(guān)鍵技術(shù)，項(xiàng)目組在服裝的熱濕舒適性理論和服裝熱動(dòng)力學(xué)模擬仿真等方面也做了大量研究工作。課題組自行研制了織物熱性能測(cè)試儀，獲得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)，該設(shè)備能夠測(cè)量加熱織物在升溫過(guò)程中織物表面溫度的變化過(guò)程，能為加熱織物和智能保暖服裝的研發(fā)提供有力的技術(shù)支持。