藏在“无废”亚运会中的材料科技你知道多少?

  除了正在进行的精彩赛事,多个“首创”的标签让本届亚运会更加看点十足:首创“1+6”一体化数字办赛服务平台、首条5G-Advanced万兆网络走进现实、首个移动支付互联的亚运会、 史上首届提出智能办赛理念的亚运会、史上首届“云上亚运”、打造了亚运史上首个数字点火仪式……不仅如此,在我国“双碳”目标背景下,本届亚运会围绕“无废”、“绿色”、“低碳”做足了准备。

  在改建或临建场馆中,亚组委推行装配式建筑与可循环、可再生材料,物资回收利用率不低于50%,固体废物100%可安全无害化处理。在12个新建场馆中,亚组委主张在设计施工中优先使用新材料,注重场馆的可持续发展、循环利用,新材料撑起了场馆的绿色建设。

  本届亚运会最大规模的新建场馆是棒(垒)球体育中心,场馆顶部采用带二氧化钛涂层的PTFE膜覆盖,总面积达2.1万平方米。

  PTFE膜结构,又称聚四氟乙烯,是一种新型高分子聚合物,由于其具有耐高温、耐腐蚀、耐候性强,轻盈柔性好等特点,被广泛应用于石油化工、机械电子、建筑等领域。

  早在2018年《战略性新兴产业分类》中,国家统计局将聚四氟乙烯(PTFE)、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)等材料列为重点产品。截止2022年11月,国内PTFE总产能达到19.1万吨,行业规模约为91.25亿元。

  PTFE膜结构相比传统建筑结构,更加轻盈、透光,在极大程度减轻棒垒球场馆重量的同时保证自然采光,降低室内能耗。PTFE膜结构的高耐腐蚀性,高强度和拉伸性决定了其不易变形、损耗,使用寿命普遍比传统建筑材料长,保证了新馆的稳定性与安全性。

  在场馆设计中,大面积采用可循环、方便拆除的装配式材料,多个亚运场馆的内墙分隔和办公区域的隔墙采用节能墙体材料——ALC板材。

  ALC板材,又叫蒸压轻质混凝土,是经过高压蒸汽养护而成,通过国家绿色认证的新型环保建材。我国ALC板材市场规模在2020-2023年间持续增长,预计2023年将超过3000亿元。

  ALC板材的重量仅为传统材料的三分之一,有效减轻墙体结构自重,高强耐用。ALC板材的干导热系数低,具有良好的隔热、保温性能,能提高室内保温节能效果,降低室内能耗。在安全性方面,ALC板材的原料和成品均为无机材料,且本身是A1级不然材料,在生产和使用中不产生有毒气体。

  运动员参赛期间,场馆的地面安全至关重要。亚组委采用了石墨烯纳米防滑涂层来增加地面的防滑性。

  石墨烯是一种由单层碳原子以蜂窝状排列构成的二维碳材料,具有优异的机械强度和阻隔性,被广泛应用于新能源、涂料、化工新材料、电子信息等产业。石墨烯纳米防滑涂层是将石墨烯纳米材料与聚合物基材混合制成的防滑保护膜,以减少运动员摔倒的风险。

  早在2015年国务院发布《中国制造2025》,提出高度关注颠覆性新材料对传统材料的影响,做到超导材料、纳米材料、石墨烯、生物基材料等战略前沿材料提前布局和研制。近年来,我国石墨烯产业规模逐年提高,据统计2016年我国石墨烯材料市场规模为9560万元,直至2022年,我国石墨烯材料市场规模增长至71225万元。

  体育器材方面,杭州亚运会官方供应商泰山体育为本次亚运会提供运用高端新材料制作的体育器材。

  泰山体育董事长卞青峰在采访时介绍,“本次提供的竞赛自行车,整体车架采用高模量碳纤维,使车架整体强度得到了大大提升。”同时,本次亚运会泰山体育还为我们带来了全球首创且通过国际认证的全新升级碳纤维复合材料体操器材。“泰山体育将复合材料延伸到竞技器材强度升级、轻便更灵活、安全更放心,实现体操器材的全碳化,提高器械质量及安全性能的同时有效提升运动员比赛成绩。”卞青峰说。

  体育器材加入碳纤维复合材料,具有轻质、高比强度和高比模量、耐磨损、安全性能好、阻尼性能好等特点,除了自行车和体操器材,高尔夫球杆、网球拍、弓箭等运动器材中均有应用。

  国内碳纤维消费占比前三的领域分别是风电叶片、体育休闲和航空航天。2023年上半年中国碳纤维产量在27180吨,较2022 年上半年产量增加了5394吨,涨幅24.76%,预计2023 年12 月底中国碳纤维行业年产能将达到13.59 万吨,产能增速达到52.3%。

  亚运火炬——“薪火” 整体高730毫米,净重1200克,造型庄重大气、方圆融合,颜色以丹桂金与虹韵紫的渐变配色为主,其金属部分采用了1070铝合金旋压成型工艺,握把部分则采用了可回收生物降解材料,环保轻盈,便于手持,在历届大型赛事火炬设计中独树一帜。

  2023年2月,浙江省出台的《“无废亚运”行动方案》,绿色、环保节的理念被细化为一项项具体要求:特许商品、场馆装饰品中可回收(再生)材料比例达到70%;亚运会期间办会物资回收利用率不低于50%;不使用一次性纸杯,减少采购一次性签字笔;推广使用可再生纸张等。

  在亚运村,住宿房间内发放的洗漱包用的是具备防水功能的环保面料;衣橱为住客备好的衣架由麦秸秆制成;特许商品零售店内,低碳版吉祥物减少了非必要的纸盒外包装,只保留形象吊牌;纪念抱枕采用再生环保面料,其原料30%以上来自回收再利用的塑料瓶等塑料制品;餐厅里,目之所及的餐台均采用纸基材料制作,赛后可实现回收再利用;刀、叉、勺采用PLA材质,餐盘、碗采用稻壳材质,餐具均为可降解环保材料……

  在亚运村运动员村,这个不到50平方米的“无废生活馆”也藏着不少亚运村的“绿色密码”。据悉,该馆采用环保、循环材料以及可回收的塑料搭建而成,馆内还设置了低碳产品、互动游戏、知识问答、手工DIY等方式,宣传无废、绿色低碳及循环利用等理念。

  作为本次杭州亚运会的官方供应商,联想集团的众多设备采用了环保材料设计。其中,联想ThinkCentre M大师系列在塑料材质中使用了高达30%的海洋回收塑胶。

  此外,垃圾分类智能化系统也在场馆全面铺开。杭博垃圾分类智能化系统已于2022年7月正式上线,该系统由可回收物智能回收柜、感应式投放柜、自动称重系统、智能监控系统、智能空气检测除臭系统、可视化数据中心组成。垃圾分类智能化系统可对亚运期间所使用的场馆、酒店各区域产生的垃圾量进行实时统计、分析,对垃圾的分拣、清运行为进行全面监管。

  这届亚运会共设有56个竞赛场馆,其中位于钱塘江畔的杭州奥体中心体育场,也就是大家耳熟能详的“大莲花”,是此次杭州亚运会开、闭幕式和田径项目比赛,以及杭州亚残运会开、闭幕式的场馆。除了其独特的莲花造型外观让人印象深刻,其场馆内的五色座椅,也是让人眼前一亮,过目难忘。座椅采用了渐变色彩,选用淡蓝、深蓝、紫色、红色和灰色5种颜色,由下到上相互穿插渐变,灵动炫目。

  黄龙体育中心体育场,作为杭州亚运会足球比赛场地,这里引进了目前国际领先的“锚固草坪系统”,为何这种系统让人如此关注?我们不妨看看这个草坪系统的结构。这种锚固草坪系统,纤维草约20厘米长,其中18厘米在草坪下面,2厘米在草坪上面,真草就这样绕着纤维草生长,在这种结构下,球员在踢球的时候,草坪不会出现一片一片被踢飞的情况,草坪能得到有效的保护,进而满足高频率的足球赛事要求。

  早在2021年,浙江省发改委、省能源局、亚组委办公室就联合印发了《杭州亚运会绿色电力专项行动方案》指导清洁能源使用工作。同年,杭州亚组委、浙江省电力交易中心与国网杭州供电公司签署三方协议,全面启动亚运会绿电交易。

  通过绿电交易,千里之外的绿色电能依托特高压电网注入亚运场馆(同时还促进了浙江的可再生能源消纳)。国网萧山供电公司营销部有关负责人介绍,供应亚运会使用的绿电,有的来自于青海柴达木盆地、甘肃嘉峪关、黄土高原等地的光伏发电,有的来自于新疆哈密、巴楚等地的风力发电。一块位于青海省海南州的单晶双面光伏组件,日均发电量2.2度,通过 “西电东送”大通道输送至杭州后,可供杭州奥体中心体育馆和游泳馆的一盏节能灯亮足220小时。此外,浙江省内的分布式光伏、海上风电等绿色能源,也将通过电缆向亚运场馆及输送。到亚运会开赛之时,杭州亚运村将实现百分百的绿电供应。

  除绿电交易保证能源供应外,各亚运场馆也在创造绿色能源上下足了功夫。以运动员餐厅为例,其投建了规模为173千瓦的分布式光伏,以“自发自用、余电上网”的方式并入电网,为建筑提供绿色动能。据测算,该项目年均发电量能达到19万度,相当于每年减排约107吨二氧化碳,也就是5000棵树一年的碳吸收量。

  来源:潮新闻、澎湃新闻、新华社、荣格塑料工业、云奇新材料、上海羽迪新材料、碳峰研究院、废塑料新观察等返回搜狐,查看更多

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