冬奥比赛服如何“快、护、暖、美”？一套冬奥“战衣”背后蕴含着哪些高科技？在极寒条件下，如何让观众温暖观赛？在助力运动员更快更强的同时，随着未来冰雪运动普及推广，高校为冰雪项目研发的各种高科技装备也将有更多的应用空间。

在极寒条件下工作人员、观众如何避免冻伤、得到“温暖保障”？为解决这一问题，清华大学建筑学院副教授曹彬团队参与了国家“十三五”重点研发计划“科技冬奥”重点专项“人工剖面赛道类场馆新型建造、维护与运营技术”项目，研发出了极寒环境下的“温暖装备”——智能加热服和加热坐垫，可以在短时间内迅速发热、锁热，确保观众温暖观赛。

研发实验系统收集人体数据

“雪上运动场馆是露天、开放式的，且露天赛场环境比较极端，对于极端环境下人的生理数据，前期可借鉴的研究成果很少。”曹彬告诉记者，团队首先要研究清楚在零下十几摄氏度的低温环境下待上一两个小时，人究竟会有多冷。

为此，曹彬团队在冬天到赛场记录环境参数，然后在低温环境舱中模拟环境，并进行受试者实验，通过温度传感器，监测人身体上多个部位暴露在低温环境下不同时长后的皮肤温度，以此来评估“人会有多冷”。

除真人受试者实验，曹彬团队还利用“暖体假人”设备来收集数据。“假人”身体每个部位可以模拟真人产热和散热的情况，同时可以通过后台程序软件，监测不同暴露时长、不同厚度衣物下，假人表面温度变化。

极端低温环境下应该给人的哪些部位补充热量才最为有效和舒适？曹彬团队开发出了“人体全身多点位加热实验系统”，由一套“加热服”和后台程序构成。“加热服”看起来是一套薄薄的贴身衣服，各个部位设置有加热片，同时可以在平板电脑上进行操控和交互。

受试者穿上“加热服”后，程序界面可以看到并选择不同部位、设置不同的加热温度。“比如，想给腹部加热到35℃，或是给腿部加热到37℃，都可以在程序界面进行设置，继而加热服会按照程序的设定进行加热。”曹彬表示。

智能马甲、坐垫给人高效补充热量

研究的最后一步是依据理论数据把加热设备做成实物。经过反复推敲，团队最终研发出了两种装备形态——便携式的加热坐垫以及可穿戴在身上的智能加热马甲。这两种装备都采用了柔性石墨烯发热材料。

在保温性能上，曹彬团队采用了轻薄的保温叠加态材料，置于坐垫底层和马甲外层，来阻断热量向下、向外散发，保证热量集中、高效地传递给人。“坐垫上表面温度能够达到40℃以上，同时由于具备隔热性能，如果去摸它的下表面，会发现是很凉的。”曹彬介绍，智能加热马甲配有手机端小程序，使用者可通过示意图选择加热部位、调整温度。

曹彬说，冰雪运动将普及发展，户外极端低温环境等条件下的工作场景也非常多，希望这些研究成果赛后能继续推广应用。

（编者注：本文摘自《新京报》报道《冬奥“战衣”、智能加热服 冰雪项目装备里的高校智慧》）

编辑：李华山