历届举办冬奥会开闭幕式的场馆都会遇到“低温开放环境温暖保障”的问题。新京报记者获悉，此次冬奥会开闭幕式中，使用了石墨烯发热材料的部分加热座椅、加热沙发、加热桌子、加热地毯应用在“鸟巢”中，实现温控管理。未来，这种发热座椅将继续在公交车站、下沉广场、户外连廊等场景使用，助力“双碳”目标实现。
石墨烯加热沙发。受访者供图
石墨烯助力低温环境温暖保障
历届举办冬奥会开闭幕式的场馆都会遇到“低温开放环境温暖保障”的问题，“鸟巢”在接到冬奥会开闭幕式仪式任务的那天起，就提出要解决这个难题。
2017年起，鸟巢保障团队就已经考察、对比国内外数种解决办法，经过4年多的方案对比，分析了近100多种低温环境温暖保障方案，并进行多次低温模拟环境试验，寻找“安全、可靠、舒适”的加热材料。
新材料石墨烯在众多方案中被反复提起。据悉，石墨烯是目前已知导热系数最高的材料，在通电的情况下，碳分子团之间相互摩擦、碰撞产生热能，热能又通过远红外线以平面方式均匀地辐射出来，可以很好地被人体接收，从而产生由内而外的温暖。
室外-10℃，座椅可实现2分钟发热
如何将石墨烯材料应用到低温环境中，与座椅、沙发、桌子、地毯相结合？
在冬奥组委主导下，北京市科委、中关村管委会的技术扶持下，国家体育场“鸟巢”与座椅沙发的生产企业、石墨烯技术民用推广企业联合进行课题攻关，经过反复实验提出了低温环境石墨烯发热新材料技术及智能加热管理系统方案。Aika爱家科技为冬奥会专门研发的石墨烯发热布料摆脱了对基材的依赖，用石墨烯和碳纳米管分散液做成了一块能够发热的“布”，拥有出色热传导性能。
“石墨烯发热布料跟棉布一样，在24V的低电压下就可以高效发热，温度值控制在30℃至47℃。”中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人、Aika爱家科技董事长陈利军以座椅举例，座椅的背部和坐垫织布下层都放置了石墨烯发热材料，座椅下方有一个按钮，长按开机，短按可以切换温度，三档温度分别是30℃、37℃和47℃。
国家体育场鸟巢作为国际一流的大型半开放场馆，开幕式当天最低气温-6℃，闭幕式时气温-2℃。陈利军说，在-10℃的室外环境中，发热座椅可以在2分钟内发热。
同样，桌子、地毯的夹层中也使用了这种石墨烯发热布料，和座椅、沙发一起形成温暖的小环境。石墨烯加热地毯发热温度均衡在40℃，在室温-5℃环境下，地毯的表面温度为20℃。
发热座椅可在公交车站、户外连廊等场景使用
值得一提的是，每个发热桌椅都自带独立电路控制，实现了节能低碳。
陈利军说，鸟巢配备了很多先进的设施，场馆电力安全稳定运行必须考虑。石墨烯发热布料的电热转换效率高，在24V低压启动的条件下，可以迅速实现升温和热传导，既不会给电力系统带来额外负担，又能高效完成热保障任务。将整个“鸟巢”观礼台电力总需求控制在鸟巢整体电力负荷的0.098%，不到百分之一。
工作人员在“鸟巢”观礼台模拟开闭幕式夜间环境监测。受访者供图
同时，这种柔性的布料也非常舒适。“传统导热材料——金属丝、金属线、发热膜等具有导热功能，但欠缺舒适性。石墨烯发热布料拥有和普通布一样的舒适触感。”他说，石墨烯柔性纤维织物在30℃至47℃温度区间精准加热调控，通过石墨烯发热织物的立体排布组合，构建三维远红外高效热辐射网络，低温开放式环境中热量精准向人体传递功能，有效提高人体体感舒适度。
在安全性方面，石墨烯发热布料可水洗、随意剪切，遇水后性能不会受到影响，在雨雪天气下也能保持安全稳定的发热性能。
未来，这种发热座椅可以在公交车站、下沉广场、户外连廊等场景使用，助力“双碳”目标实现。
新京报记者 张璐
