2022冬奥会中的化学知识

2022冬奥会中的化学知识头盔1如何让滑雪头盔既轻便又具有更高的防护性能？在头盔的材料方面，斗研团队选用了碳纤维、玻璃纤维、弹性体三种成分合成的新材料，在保持冲击韧度不变的情况下，头盔的刚度提高了4倍，拉伸强度提高了3倍。碳纤维虽然大幅度提高了材料的硬度和强度，但也降低了韧度。为此，科研团队不断调整头盔材料的成分和比例，经过多轮的测试，冬于实现了头盔材料硬度和韧度的平衡。这款头盔掂量起来与市面上销售的滑雪头盔重量差不多，但其外壳硬、内壳软，防护性能出众，能够有效减少运动员的头部损伤。服饰22022年冬奥会上运动员的"战袍"可谓是集结了科学家们的心血，一件“战袍”运用了许多现代高科技技术手段。在保暖方面，科研人员研发了“堡垒”综合保暖系统，给运动员的衣服上装上电池。对于观众们而言，复合材料带来的“黑科技”让他们可以不惧寒冷，穿着保暖衣服、坐在保暖坐板上观看冰雪比赛，尽享冰雪运动的无穷魅力。该加热衣服使用了轻薄的叠加态材料发挥保温性能，在人体腹部和腰部等部位通过石■烯片进行加热，同时配有微信小程序，蓝牙连接后，观众可以在手机上实时查看服装各部位的温度，并通过输入温度值，对加热效果进行快速精准调控。这项保暖“黑科技”是将柔性石墨烯、气凝胶、叠加态等材料复合使用，柔性石墨烯发热材料起效迅速，加热状态下表面温度可稳定在40摄氏度以上，温度分布均匀；气凝胶材料在同等隔热性能下，厚度约为传统隔热材料的1/3至1/5，且具备防火疏水性；标准规格的叠加态材料单位面积重量48g/m2，在相同保暖效果下，厚度相当于羽绒服的1/5。坐席3坐席台阶表面铺设一层具有封装外壳的坐板，外壳内装有石■烯片，通过实时通电来发挥石墨烯的发热功能，使座板表面温度迅速提升。为了保证了坐板非加热侧的隔热性，研究团队将气凝胶材料与石墨烯片结合使用，发挥气凝胶的隔热作用，减少热量向环境的散失，确保了在外部环境寒冷的情况下，热量也能充分向人体传导。考虑到室外观众席可能存在化雪情况，移动加热坐垫内部又存在电子元件，所以会更注重外层材料的防水性，采用疏水材料来封装石墨烯片。这些材料和技术实现的加热保温功能并不仅仅局限于冰雪运动。未来，复合材料和个体加热技术会更具普惠性，逐渐惠及百姓日常生活。碲化镉发电玻璃国家速滑馆和张家口冬奥会馆BIPV建筑一体化项目应用了我国科研团队自主开发的碲化镉发电玻璃，这是新型绿色环保建筑材料，它不仅具有建筑材料的特性，而且能够发电，具有弱光性能好，抗衰减等优点。环保篇二氧化碳跨临界直冷制冰在冬奥赛时阶段，仅制冰一项就可减少二氧化碳排放量约900吨。本次冬奥会，选用二氧化碳跨临界直冷制冰系统，冰面温差控制在0.5摄氏度以内，碳排量接近于零，这项技术大规模应用于北京冬奥会，这在奥运史上也是首次。这不仅减少了传统制冷剂对臭氧层的破坏还可以对制冰过程中产生的大量高品质余热回收再利用，满足运动员生活热水、融冰池融冰、冰面维护浇冰等能源需求。火炬“飞扬”火炬“飞扬”以祥云纹样“打底”，自下而上，从祥云纹逐渐过渡到雪花图案，最后在顶端化身为飞扬的火焰。不仅有漂亮的外观，“飞扬"的外壳也蕴含着"黑科技”。火炬的外壳采用了碳纤维材料，手感非常轻，碳纤维的质量只有钢的四分之一左右，但是强度是钢的7至9倍，随便怎么摔也摔不坏，而且通过使用复合材料避免了冬季传递火炬时冰凉的触感。这次，研发团队用碳纤维与树脂形成的复合材料来做奥运火炬，堪称世界首创，展现了中国的高端制造能力。由于北京冬奥会火炬接力将在冬季低温环境中进行，“飞扬”采用氢燃料，不但保证了火炬能在极寒天气中使用而且环保，为了使火焰的颜色更接近真实的火焰，采用焰色反应的原理给氢火炬着色。但氢气作燃料，燃烧温度就会高于800工，—般的复合材料在500工的火里一烧就没了。这里采用了第三代树脂材料的聚硅氮烷树脂,它兼具有机物附着力强大与无机物耐高温的特点，同时集耐腐蚀、抗磨损和防污防水、超薄膜等优势于一身，恰好能解决火炬所需的各种要求。“飞扬”火炬所包含的高压储氢技术、大比例氢减压技术以及氢燃烧技术，完美地诠释了绿色奥运、科技奥运的理念。氢能客车3氢能客车到底是如何助力冬奥,实现绿色零碳出行？该客车搭载氢能公司自主研发的“氢腾”燃料电池系统，最高载客47+1人，设计时速100公里，加满氢仅需10分钟，总续驶里程超过600公里，适应低温、爬坡等路况，满足北方城市低温运行要求。相较传统化石能源车辆，氢能客车每行驶100公里，可减少约70公斤二氧化碳排放,相当于14棵普通树木一年的吸收量，实现了零排放、零污染。碳中和当前北京市冬奥场馆已100%使用绿电，不仅从源头减少场馆碳排放，还积极开发、利用可再生能源。例如，延庆山地新闻中心建有光伏发电系统，实现电力"自发自用、余电上网”；延庆冬奥村采用高压电锅炉供暖，实现100%可再生能源供应热力。而且，北京周边的风能、太阳能等清洁能源在转化为绿电之后，从发出到被冬奥场馆消纳，全部实现了动态可视。在北京冬奥电力运行保障指挥平台上，每一度绿电都可追溯，可查证。天宫课堂——“变”出奥运五环1航天员通过化学反应让奥运五环在中国空间站上飘浮。这堂课由王亚平主讲并操作实验，指令长翟志刚负责视频拍摄，叶光富从旁协助。首先王亚平在透明的五环模型中加入了无色的透明溶液依次是1、4、5号环中的碳酸钠、2号环中的碘化钾、碘酸钾，3号环中的乙酸溶液，看似完全相同的透明五环在加入不同试剂后就显现出了不同颜色。1号环中的碳酸钠遇到溴百里酚蓝就呈现出鲜亮的蓝色（溴百里酚蓝是一种常用的酸碱指示剂，本体是橙色粉末，溶解在清水中呈现的是绿色，当它遇到碱性的碳酸钠就会呈现蓝色，而遇到酸性溶液时则会变成漂亮的橙色）。2号环中的黑色就比较复杂不仅有显色反应还有氧化-还原反应，碘化钾、碘酸钾遇到乙酸后产生了碘单质，它与之前加入的淀粉相结合就变成了深如黑色的深蓝色。3号环的橙色来自另一种酸碱指示剂一甲基橙（