奥运会火炬材料有哪些(火炬“出厂”分几步走？揭秘藏在冬奥火炬里的黑科技)

2月2日至4日，北京冬奥火炬接力活动将在北京、延庆、张家口三个赛区举办，届时将有约1200名火炬手手持火炬参与传递。取名“飞扬”的冬奥火炬，外形如丝带飞扬飘舞，外壳颜色呈银红渐变。

火炬“飞扬”藏有哪些黑科技？近日，南都记者走近承担冬奥火炬研发生产任务的中国石化上海石化火炬研发生产团队，揭开火炬量产的神秘面纱。

研发团队告诉南都记者，“飞扬”火炬是碳纤维氢能火炬，重量约为1.5千克。与以往的冬奥火炬相比，“飞扬”火炬的材料和燃料都使用当前最热门的科技元素，充分体现科技冬奥和绿色办奥理念。

北京冬奥火炬。新华社发

新材料：使用碳纤维制作火炬外壳系世界首次

如果将冬奥火炬外壳比作“钢筋混凝土”，碳纤维是“钢筋”，树脂则是“混凝土”。

碳纤维是直径约为5-10微米的纤维，主要由碳原子组成。碳纤维有哪些优点？它的相对密度不到钢的1/4，抗拉强度却是钢的7-9倍，具有高刚度、高抗拉强度、低重量、高耐化学性、耐高温和低热膨胀等特性，这些特性使其在航空航天、轨道交通和赛车运动中非常受欢迎。据了解，除中国外，目前全世界只有日本、美国等少数发达国家掌握碳纤维技术，这也是世界上首次将碳纤维材料用于奥运火炬外壳制作。

在中国石化上海石化碳纤维装置现场，碳纤维经过数道工序完成生产后，被打包运往位于江苏淮安的云路复材公司，在那里，专为冬奥火炬研制的三维立体编织机，将碳纤维像织毛衣一样编织成火炬外壳形状，再送至上海中核八所放入模具浇注树脂固化成型。

“以往的奥运火炬一般是用金属材料做的”，上海石化副总经理、火炬量产项目领导小组副组长黄翔宇介绍，前不久闭幕的东京奥运会的火炬主要材质为铝材，相比同体积的铝合金，碳纤维复合材料重量轻30%左右。此外，碳纤维复合材料不易热胀冷缩，尺寸稳定性好，优于金属材料，有利于后期组装。

黄翔宇说，由于冬奥会火炬户外传递时气温较低，与金属材料相比，碳纤维复合材料不会冰冷粘手，使用触感更好。

黄翔宇接受央视采访，介绍冬奥火炬材质。央视截图

新能源：采用氢气燃料实现“零排放”

2008年北京奥运会的火炬燃料是丙烷，13年后，2022年北京冬奥会的火炬燃料采用了当下最热门的新能源——氢气。南都记者从研发团队了解到，氢气取自于水，燃烧后又变成水，能够实现零碳排放。

虽然氢气绿色环保，但把足量的氢气储存在手持火炬中，不是一件容易的事。

“氢气瓶大家都能做，但是做这么小的氢气瓶，还要坚持较长时间，是有难度的。”黄翔宇介绍，氢气密度非常低，由于手持火炬体型小，限制了氢气瓶的体积，为储存足量的氢气，研发团队用42MPa的高压将12克氢气压缩进氢气瓶，随后将氢气瓶放入火炬。

解决了氢气的储存问题后，如何实现氢气的安全减压和稳定供给，又是摆在研发团队面前的一道难题。

黄翔宇介绍，完成充气后，氢气瓶的内部压力相当于420个大气压，高压氢气在使用时还需迅速转为标准大气压，如果高压氢气减压过猛，极易发生爆炸等意外事故，因此氢气瓶必须要具备很高的安全性。对此，航天科技技术团队研制出了高精度的减压阀，氢气在使用时能够安全减压和稳定供给。另外，研发团队在氢气瓶铝合金内胆上缠绕了一层碳纤维，使氢气瓶更坚固、更安全。

采用氢气做火炬燃料还需解决火焰显色度的问题。氢气燃烧时的火焰在日光下不明显，研发团队为此还给火焰“染了色”。

“正常氢气燃烧时火焰呈淡蓝色，在日光下接近透明。为了使观众能看清火焰，让火焰有较高显色度，我们在火炬上涂了具有显色功能的钠盐，钠盐被火焰灼烧时会发生焰色反应，使火焰变为鲜艳明亮的金黄色。”黄翔宇说。

南都见习记者 丁境炫 实习生 赵姬 发自北京