奧運競技場：展示化工新材料的舞臺

文/秋 實

科技與奧運的結(jié)合已成為現(xiàn)代奧運會的時代特征，一屆屆體育盛會在這種結(jié)合中精彩紛呈。北京奧運會提出的“科技奧運”的理念，就是以科學(xué)精神組織奧運，以先進技術(shù)支撐奧運，以奧運成果惠及社會。為落實“科技奧運”理念，2001年至2008年，科技部、北京市科委和國家體育總局聯(lián)合先后啟動了 1209項重大科技奧運課題，內(nèi)容涉及建筑節(jié)能、綠色環(huán)境、科學(xué)訓(xùn)練、安全保衛(wèi)、食品安全等眾多領(lǐng)域，這些奧運課題的攻關(guān)無不閃耀著化工科技的光芒。在這些項目的支撐下，無論是“鳥巢”、“水立方”等舉世矚目的奧運場館建設(shè)，還是與奧運相關(guān)的衣食住行等細(xì)小環(huán)節(jié)，都被注入了最新的化工科技元素?；ば驴萍?，承載著化工科研人員的不懈努力，在踐行“科技奧運”理念的過程中熠熠生輝。

獲得2008年奧運會舉辦權(quán)后，北京開始了有史以來規(guī)模最大的體育場館建設(shè)。遵循“科技奧運”的理念，眾多的北京奧運場館成為展示化工新材料的精彩舞臺。一大批化工新材料的應(yīng)用，使“鳥巢”、“水立方”等奧運場館從宏偉的藍圖變?yōu)榱钊朔Q奇的現(xiàn)實，在奧林匹克史上留下了極為精彩的一頁。

亦真亦幻的“水立方”

國家游泳中心——“水立方”是國內(nèi)首次采用ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）膜結(jié)構(gòu)的建筑物，也是國際上面積最大、功能要求最復(fù)雜的膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。當(dāng)初它的設(shè)計方案一出籠，國外建筑學(xué)家就用“令人驚嘆”來形容它。如今，佇立在人們面前的“水立方”如同披上了一件水的外衣，亦真亦幻，風(fēng)姿動人。成就“水立方”建筑獨特風(fēng)格的正是性能優(yōu)異的ETFE膜材料。

ETFE膜材料的應(yīng)用，讓“水立方”在所有奧運場館中顯得格外與眾不同。它不僅帶給人們視覺上的美感，還讓人們充分感受到科技與奧運完美結(jié)合的魅力。由ETFE膜材料制成的屋面和墻體質(zhì)量輕，只有同等大小的玻璃質(zhì)量的1%；韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強，熔融溫度高達200℃，并且不會自燃。不僅如此，這種膜還具有自清潔功能，使灰塵不易附在其表面，清潔周期大約為5年。這將保證“水立方”以后的日常維護費用較少。

亦華亦實的“鳥巢”

2008年8月8日，在全世界注視之下，在全場9100名觀眾的歡呼聲中，第29屆奧運會的熊熊圣火在“鳥巢”國家體育場點燃。在這個用高科技演繹神奇的體育場里，無處不見化工新材料的身影。零VOC涂料、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、能隔音會“呼吸”的高性能內(nèi)墻涂料……這些門類眾多的涂料新品在為“鳥巢”披上華麗外衣的同時，也賦予了它安全、生態(tài)、環(huán)保等新的功能。聚氨酯泡沫保溫材料的采用，使這個巨型體育場有效地實現(xiàn)了隔熱保溫，幫助“鳥巢”滿足了國家有關(guān)節(jié)能和環(huán)保的指標(biāo)。在這個龐大的體育場里，采用聚丙烯材料制造的91000個“中國紅”、“長城灰”座椅在陽光的照射下，至少3年不會褪色，也不會造成廢舊塑料的環(huán)境污染。

當(dāng)您端坐在“鳥巢”看臺上，享受奧運競技帶來的快樂時，是否會留意到腳下的防水材料與普通場館有什么不同？這里所采用的集鮮艷色彩、耐磨、防滑、無縫、舒適等特點于一體的新型防水材料，是海洋化工研究院為奧運場館提供的高科技產(chǎn)品——噴涂聚脲彈性體防水材料。這種高性能防水材料在北京豐臺壘球場、曲棍球場、奧林匹克體育中心、奧林匹克水上公園等奧運場館累計應(yīng)用達10萬平方米。

能“降溫”的運動服

在高溫天氣下運動，如何才能發(fā)揮出最好的競技水平？清涼系列的運動服和運動鞋具有能降溫的功效。

除了舒適和輕便之外，在服裝的布料上，設(shè)計者將“ClimaCool”技術(shù)移植到運動服中，研制成了具有快干、輕便特點的新型高科技纖維材料。在這種面料制成的運動服中，包含吸附性的纖維能將汗水迅速吸附到衣服外層并很快蒸發(fā)，而熱傳導(dǎo)纖維可以將身體出汗部位的熱量更快地散發(fā)掉。

舒適、輕便再加上讓穿著者時時感到清涼，難怪就連馬拉松運動員都對這款清涼系列產(chǎn)品贊不絕口了。英國馬拉松運動員特蕾西·莫里斯說，它讓人感覺很松弛，在跑馬拉松這樣長距離的項目時，你幾乎感覺不到衣服的厚重感，既輕巧又涼快。

劈波斬浪的鯊魚皮泳衣

2004年悉尼奧運會游泳比賽中，澳大利亞選手伊恩·索普身著黑色連體緊身泳裝，宛如劈波斬浪的鯊魚，一舉奪得3枚金牌，而他身穿的鯊魚皮泳衣也從此名聲大噪。

鯊魚皮泳衣是人們根據(jù)其外形特征起的綽號，其實它有著更加響亮的名字：“快皮”。其核心技術(shù)在于模仿鯊魚的皮膚。生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鯊魚皮膚表面粗糙的V形皺褶可以極大地減小水流的摩擦力，使之可以飛速游動?！翱炱ぁ钡某煺估w維表面就是完全仿造鯊魚皮膚表面制成的。同時，這款泳衣還運用了仿生學(xué)原理：在接縫處模仿人類的肌腱，為運動員向后劃水時提供動力；在布料上模仿人類的皮膚，富有彈性。測試表明，“快皮”的纖維可以減少3%的水阻力，這在0.01秒就能決定勝負(fù)的游泳比賽中有著非凡的意義。此外，“鯊魚皮”使用的聚氨酯纖維材料還能有效增加浮力。

在北京奧運會上，很多運動員選擇了這款價格不菲的“鯊魚皮”泳衣參加比賽。

不易打滑的塑膠跑道

縱觀歷屆奧運會主體育場，氣勢宏偉，造型各異，引人遐想。但若看體育場內(nèi)的一片“紅”，卻是驚人的相似：“紅”即指塑膠跑道。

1963年，美國3M公司首先突破技術(shù)關(guān)，鋪設(shè)了田徑跑道。由于跑道使用效果好，很快受到各國重視。1968年在墨西哥召開的第19屆奧林匹克運動會上，聚氨酯塑膠跑道被正式采用。此后，國際奧委會正式把塑膠跑道定為國際比賽的必備條件之一。塑膠跑道清潔美觀，易于維護，不受氣候影響。而且塑膠的彈性可增加運動員蹬地時的反彈力量，確保膝的高抬位置，從而使步幅加大。塑膠跑道還不容易“打滑”，所以能使運動員順利加快步頻。加大步幅、提高步頻，創(chuàng)造新紀(jì)錄也就在情理之中。測試表明，與傳統(tǒng)跑道相比，百米跑一般運動員可提高成績0.2～0.4秒，優(yōu)秀運動員則更高一些。

先進的碳纖維撐桿

對于奧運項目撐桿跳高而言，撐桿的材料質(zhì)地決定著運動員的成績。當(dāng)我們翻開撐桿跳項目的發(fā)展歷史，就會發(fā)現(xiàn)一個頗為“有趣”的現(xiàn)象，即每次撐桿材料的革新，都提升了撐桿跳破紀(jì)錄的頻率和幅度，撐桿跳的發(fā)展史儼然是一部材料發(fā)展史。

當(dāng)竹桿、金屬桿取代了堅硬沉重、沒有彈性的木桿后，撐桿跳高的成績開始節(jié)節(jié)攀升。輕巧而富有彈性的玻璃纖維桿問世后，助跑速度增加，動能和勢能轉(zhuǎn)換效率得到大幅度提高，從而帶來了撐桿跳高成績戲劇性的突破。1963年，玻璃鋼撐桿的使用，就讓當(dāng)年撐桿跳高成績的提高幅度超過了過去20年的總和。近年來，先進的碳纖維撐桿，更是讓布勃卡35次刷新世界紀(jì)錄，讓伊辛巴耶娃22次打破世界紀(jì)錄。正是碳纖維撐桿的出現(xiàn)，才使世界男子撐桿跳高紀(jì)錄突破了6米，女子撐桿跳世界紀(jì)錄超越了5米大關(guān)。

材料與奧運攜手走過百年，材料與奧運又?jǐn)y手走向未來。我們可以想象，隨著材料科技的不斷創(chuàng)新，在新的運動器械的幫助下，奧運競技將向著更高、更快、更強的方向，創(chuàng)造更精彩的紀(jì)錄。

全面“武裝”的自行車賽車

奧運場地自行車賽場上驚險、刺激的比賽，讓觀眾充分領(lǐng)略到自行車運動的魅力。殊不知獨具魅力的自行車比賽中，若沒有從車輪“武裝”到頭盔的化工新材料，比賽的精彩程度可能就會大打折扣。

好馬要配好鞍，比賽當(dāng)然要選好車。由碳纖維與環(huán)氧樹脂等樹脂制備的碳纖維復(fù)合材料車架，其強度、比彈性率等可與金屬媲美，但密度卻比金屬小得多。由聚甲基丙烯酰亞胺硬質(zhì)泡沫制成的車輪，具有卓越的機械性能和熱穩(wěn)定性，質(zhì)量與機械強度比非常高，并且有突出的耐壓縮蠕變和良好的耐火特性。此外，丁基膠因具有氣密性好、透氣率低、耐熱與耐老化性能優(yōu)、耐酸堿和耐極性溶劑等特點，成為自行車胎內(nèi)胎不可替代的優(yōu)質(zhì)彈性體材料；玻璃纖維增強尼龍因尺寸穩(wěn)定性和耐沖擊性均非常好，被用作腳踏板材料；聚縮醛可制成內(nèi)軸承座和變速皮帶輪的零部件。自行車身上處處可以看到最新的高分子材料的身影。