2022年第3期，总第95期
冬奥会临近，火炬传递备受关注，据悉，北京冬奥会火炬取名“飞扬”。北京冬奥组委1月21日发布了北京2022年冬奥会和冬残奥会火炬传递线路，火炬传递将于2月2至4日在北京、延庆、张家口三个赛区进行。火炬传递路线共包括11个闭环外的封闭传递区域和1个闭环内的独立传递区域。其中北京赛区共设4个点位，延庆赛区共设2个点位，张家口赛区共设5个点位，北京奥林匹克森林公园点位将经过2次。
图片来自北京冬奥组委官网，摄影：黑建军
三维编织工艺
由于北京即将成为奥运历史上首座“双奥之城”，因此“飞扬”的外观与北京2008年奥运会开幕式主火炬塔形态相呼应。“飞扬”火炬整体外观自下而上从寓示吉祥的祥云纹样逐渐过渡到剪纸风格的雪花图案，旋转上升，如丝带飘舞，最后呈现为飞扬的火焰。祥云传达吉祥的寓意，雪花表现冬奥会的特征，是北京2022年冬奥会的创新。
图片来自腾讯新闻
“飞扬”优雅的外观之下，包含着硬核科技。火炬生产负责人朱永飞介绍，“飞扬”是一个多曲面的空间体，要把它优美的曲线体现出来，就要用到三维编织工艺，织出的外衣仅仅是火炬柔软的“骨架”，再向里注入特殊树脂，固化成型后才能成为坚实的外壳。接下来的工序是打磨、喷漆，然后利用激光雕刻，刻出火炬身上1268个图案装饰。
图片来自新华社，摄影：张涛
火炬生产负责人乔闯透露，目前单支火炬的镭雕时间大概需要30分钟，它最下面的祥云是凸起的，但是渐变完之后的雪花又是凹下去的选型，要在从凸到凹的渐变过程中实现一次镭雕，这是一个难度相当大的挑战。
为保证火炬外观的一致，由自动机器人为其喷涂上色，再经过人工贴上0.8毫米的冬奥会会徽，火炬外壳才算初具雏形。
在通过风、雨、雪、极寒天气以及交接、跌落等各项燃烧测试后，“飞扬”火炬才能得到最终认可。
碳纤维复合材料外壳
“飞扬”采用碳纤维材料制成，碳纤维的质量只有钢的1/4左右，但是强度却是钢的7到9倍，碳纤维是一种力学性能优异的新材料，被誉为“黑黄金”、21世纪新材料之王，有着广阔的应用领域和发展前景，但是碳纤维却有着森严的技术壁垒。此前，只被日本、美国等少数发达国家掌握，但经过长期研发攻关，上海石化成为国内首家、全球第四家掌握碳纤维大丝束产业化技术的企业。
中国石化上海石化公司副总经理黄翔宇介绍道：“冬奥组委第一个给它的评价就是‘轻’，而且很牢固，随便怎么摔也摔不坏。另外，冬季火炬传递的时候天气很冷，传统的金属材料手感不太好，复合材料可以解决这个问题，避免冰凉的感觉。”
用碳纤维结合树脂形成的复合材料来做奥运火炬，堪称世界首创。“飞扬”创新的力量，就源于崇尚“道法自然，天人合一”的中国传统文化，整体造型源于叶子，自然界的流线力量充满生机；火炬的拆装就像中国传统的孔明锁，需要特定角度方能开合。
火炬交接时，两只火炬的顶部可以紧密相扣，如两只手相握，代表不同文明交流互鉴、世界更加相知相融的冬奥会愿景。“想通过‘握手’的意象，表达人类要共同去面对这些危机。”
图片来自腾讯新闻
黄翔宇表示，无论是飞机，还是光伏热场材料，以及海上风电的风电叶片，未来都将有碳纤维的应用。“随着新能源车的轻量化，汽车外壳也可以用碳纤维来做，我国碳纤维和碳纤维复合材料的产业发展非常快，将来我们还在研究火炬之后，这个材料可以用在其他更有用的地方。”
纯氢燃料实现零碳排放
“飞扬”用氢气做燃料，除了环保属性外，氢燃料的特性保证了火炬能在极寒天气中使用，并可抗风10级。然而，若要维持同样的燃烧时间，氢气的存储空间比传统液态丙烷燃料大一倍。这也意味着氢燃料的燃烧罐需要能够承受更大的压力。储氢瓶和燃烧器必须严丝合缝地嵌进火炬内。面对超过800℃的燃烧温度，火炬要能经受住火的淬炼。
中石化上海石化创新研究院总经理林生兵表示，“减压阀、储氢气瓶属世界难题，‘飞扬’使用氢气燃烧，需要在一虎口的距离，将瓶内压力从420公斤力/平方厘米减至接近标准大气压（约等于1公斤力/平方厘米），且保持稳定流量，难度可想而知。”
图片来自新华社，摄影：张涛
据了解，1月中旬，首批1200支火炬已启程从上海运往北京，2月2日，将举行北京冬奥会火炬举行接力启动仪式。据透露，本次火炬传递的一大亮点是把机器人和自动驾驶等具有广泛应用前景、符合未来发展方向的技术，融入到传递场景中。在2月2日和2月3日的火炬传递结束后，还将举行北京和张家口的城市晚间展示活动，也让火炬传递过程更加精彩纷呈。
关注科技头条 一起见证时代
科技头条话题由你来做主，你可以在每期文章下方留言，说说下期你想看什么，我们会从留言中选出推荐最多的话题作为新一期科技头条的内容。快来留言吧~~~
出品：中技所研究发展部
编辑：张萌欣、刘德培
参考资料：央广网、新华社、人民资讯、北京日报、腾讯新闻、上海科技、上海发布、上观新闻、潇湘晨报
封面图片来自新华社
