2月2日至4日，北京冬奧火炬接力活動將在北京、延慶、張家口三個賽區舉辦，屆時將有約1200名火炬手手持火炬參與傳遞。取名“飛揚”的冬奧火炬，外形如絲帶飛揚飄舞，外殼顏色呈銀紅漸變。

火炬“飛揚”藏有哪些黑科技？近日，南都記者走近承擔冬奧火炬研發生產任務的中國石化上海石化火炬研發生產團隊，揭開火炬量產的神秘面紗。研發團隊告訴記者，“飛揚”火炬是碳纖維氫能火炬，重量約為1.5千克。與以往的冬奧火炬相比，“飛揚”火炬的材料和燃料都使用當前最熱門的科技元素，充分體現科技冬奧和綠色辦奧理念。

新材料：使用碳纖維制作火炬外殼系世界首次

中國石化上海石化公司副總經理 黃翔宇：你看這把火炬，這個地方看上去就像飄帶一樣，我們研制的外殼，這里面就是點火系統，你現在看不見，全部包在里面。手感也不錯，這個殼是非常非常輕的。

北京2008年奧運會火炬“祥云”采用的是鋁合金材料，為了契合“綠色辦奧”理念，體現藝術設計與科技創新的完美融合，這次研發團隊將目光投向了“碳纖維”。

中國石化上海石化創新研究院總經理 林生兵：它（碳纖維）的質量只有鋼的1/4左右，但是強度是鋼的7~9倍。

1860年，英國人在制作電燈燈絲時發明了碳纖維，它的力學性能十分優異，到了現代更被譽為“黑黃金”、21世紀“新材料之王”。這次，研發團隊用碳纖維與樹脂形成的復合材料來做奧運火炬，堪稱世界首創。

中國石化上海石化公司副總經理 黃翔宇：冬奧組委給它的第一個評價就是輕，而且很牢固，隨便怎么摔也摔不壞。另外一個就是，冬季火炬傳遞的時候天氣很冷，傳統金屬材料的話手感不太好，復合材料可以解決這個問題，避免這種很冰涼的感覺。

由于北京冬奧會火炬接力將在低溫環境中進行，“飛揚”采用氫做燃料，不僅環保，還因為氫燃料的特性保證了火炬能在極寒天氣中使用。

但氫氣作燃料，燃燒溫度就會高于800℃。因此，“飛揚”火炬外殼的研制，就花了整整三個月時間，逐一攻克了多項技術難題。

中國石化上海石化公司副總經理 黃翔宇：火炬的火是從里面燒出來的，一般的復合材料都不能在火里燒，要到500℃在火里面再一燒就沒了。正好上海有一家小企業研發了一種樹脂，這個樹脂是耐火的，拿過來我們進行測試分析。最后通過工藝調整，它達到了既能夠耐溫又能夠耐火的要求，800℃、900℃都可以。

生產車間里，由石油產品加工成的這一條條黑色絲束，每一束都包含著12000根碳纖維絲。再經過三維立體編織，最終織成的火炬外殼，看不出任何接縫與孔隙，整個造型渾然一體。

中國石化上海石化創新研究院總經理 林生兵：有點像我們織毛衣一樣，只不過它是分了三個不同的經向來進行編織，下一步就是我們拿到下游廠家進行鐳雕、上色、噴高溫漆，最后才有這樣一個亮麗的火炬外殼。

在材料科技領域，碳纖維的應用前景無限廣闊，但卻有著森嚴的技術壁壘。此前，只被日本、美國等少數發達國家掌握，但經過長期研發攻關，上海石化成為國內首家、全球第四家掌握碳纖維大絲束產業化技術的企業。

中國石化上海石化公司副總經理 黃翔宇：大飛機將來都要用碳纖維復合材料了，光伏的熱場材料、海上風電的風電葉片也是用碳纖維做的。如果以后車輛都是用清潔能源，它需要輕量化，車子的外殼都是用碳纖維來做，我們中國現在碳纖維和碳纖維復合材料的產業發展非?？?，將來我們還在研究火炬之后，這個材料可以用在其他更有用的地方。

新能源：采用氫氣燃料實現“零排放”

2008年北京奧運會的火炬燃料是丙烷，13年后，2022年北京冬奧會的火炬燃料采用了當下最熱門的新能源——氫氣。南都記者從研發團隊了解到，氫氣取自于水，燃燒后又變成水，能夠實現零碳排放。

雖然氫氣綠色環保，但把足量的氫氣儲存在手持火炬中，不是一件容易的事。

“氫氣瓶大家都能做，但是做這么小的氫氣瓶，還要堅持較長時間，是有難度的?！秉S翔宇介紹，氫氣密度非常低，由于手持火炬體型小，限制了氫氣瓶的體積，為儲存足量的氫氣，研發團隊用42MPa的高壓將12克氫氣壓縮進氫氣瓶，隨后將氫氣瓶放入火炬。

解決了氫氣的儲存問題后，如何實現氫氣的安全減壓和穩定供給，又是擺在研發團隊面前的一道難題。

黃翔宇介紹，完成充氣后，氫氣瓶的內部壓力相當于420個大氣壓，高壓氫氣在使用時還需迅速轉為標準大氣壓，如果高壓氫氣減壓過猛，極易發生爆炸等意外事故，因此氫氣瓶必須要具備很高的安全性。對此，航天科技技術團隊研制出了高精度的減壓閥，氫氣在使用時能夠安全減壓和穩定供給。另外，研發團隊在氫氣瓶鋁合金內膽上纏繞了一層碳纖維，使氫氣瓶更堅固、更安全。

采用氫氣做火炬燃料還需解決火焰顯色度的問題。氫氣燃燒時的火焰在日光下不明顯，研發團隊為此還給火焰“染了色”。

“正常氫氣燃燒時火焰呈淡藍色，在日光下接近透明。為了使觀眾能看清火焰，讓火焰有較高顯色度，我們在火炬上涂了具有顯色功能的鈉鹽，鈉鹽被火焰灼燒時會發生焰色反應，使火焰變為鮮艷明亮的金黃色?！秉S翔宇說。

文章來源： 南都，國際在線