19日下午，習(xí)近平總書記來到位于河北省張家口市崇禮區(qū)的國家跳臺滑雪中心，饒有興致地觀看了運動員訓(xùn)練演示。習(xí)近平總書記指出，同我們國家的強國之路一樣，中國冰雪運動也必須走科技創(chuàng)新之路，一方面要堅持自主創(chuàng)新，一方面要善于吸收國際上的先進技術(shù)和訓(xùn)練方法。

除了先進技術(shù)和訓(xùn)練方法，本次冬奧會在冰雪裝備方面也增加了“科技含量”，為運動員高質(zhì)量訓(xùn)練提供了強有力支撐。

就在不久前，崇禮區(qū)太子城極端溫度低至零下40℃，許多堅持訓(xùn)練的運動員的臉、手部出現(xiàn)不同程度的凍傷，情況緊急，急需支援。作為“科技冬奧”項目組的科研人員，天津工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院的劉皓教授立刻組織項目組進行調(diào)研攻關(guān)，利用項目組技術(shù)優(yōu)勢與相關(guān)企業(yè)合作，為冬奧會運動員快速生產(chǎn)出167副自加熱手套和450套自加熱頭罩，自駕車近400公里，順利將手套送到冬奧會工作人員的手中。

通過選擇合適的保暖面料、加熱元件和鋰電池，設(shè)計好控溫模塊和手機App程序，就能讓衣服、手套、頭罩智能加熱，即使在冰天雪地中待上四五個小時，也不會感覺寒冷。2022年北京冬奧會上，我國的運動員和志愿者們就會配備上這樣的保障服裝。

劉皓團隊2019年承擔(dān)了“科技冬奧”國家重點研發(fā)計劃項目，并將在冬季運動與訓(xùn)練比賽用高性能服裝關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)項目中擔(dān)任冬季耐低溫保障服裝關(guān)鍵技術(shù)的主要研發(fā)工作。

“保障服裝分為積極保暖類和被動保暖類，我們項目組主要負(fù)責(zé)積極保暖類服裝的研發(fā)。”劉皓解釋，運動員長期處于低溫環(huán)境中，會影響運動機能，甚至造成凍傷。因此在嚴(yán)寒環(huán)境下保持人體熱濕舒適性對于提高運動員的訓(xùn)練效果非常重要。積極保暖服裝能夠在減輕服裝重量的同時保持服裝良好的熱舒適性，并且通過外界能量的輸入實現(xiàn)服裝保暖系數(shù)可控從而適應(yīng)人體的熱濕舒適性需求。

加熱服裝分為電加熱服裝、太陽能加熱服裝、化學(xué)能加熱服裝、相變材料加熱服裝和溫度自適應(yīng)加熱服裝（智能加熱服裝）等。不管是利用太陽光蓄熱材料吸收太陽輻射的可見光與近紅外線，反射人體熱輻射, 還是利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量或是相變材料儲能來進行保暖，都存在適用范圍小、溫度不可控等缺陷。

“而通過溫度監(jiān)測和智能控溫模塊的應(yīng)用來實現(xiàn)精確控溫的電加熱服裝能夠滿足目前積極保暖服裝的應(yīng)用需求。”劉皓介紹，“我們此次生產(chǎn)的保暖手套和保暖面罩，是在手套和面罩中集成了電加熱片，通過控制器將其與鋰電池連接。手套所配備的鋰電池容量3300毫安，重量大約100克，充電一次，一般可以擁有四五個小時的加熱效果。手套和面罩都設(shè)計有專門的電池袋，不會影響運動員穿戴的舒適性。”

課題組還研發(fā)了硬幣大小的加熱控溫模塊、加熱織物和溫度控制App程序，這種智能加熱織物可以集成到服裝中，同時支持手動按鍵控制與App智能控制。通過App，運動員將可以隨意調(diào)節(jié)加熱服裝的溫度。

在整個積極保暖服裝的研發(fā)過程中，最核心的技術(shù)就是發(fā)熱片的材料。

劉皓教授項目組已經(jīng)在基于柔性碳紙的加熱織物、基于導(dǎo)電紗線的刺繡加熱織物和基于鍍銀紗線的一體成型加熱服裝等技術(shù)方向?qū)崿F(xiàn)突破，使科技成果順利轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。

“基于碳紙的柔性加熱織物是將厚度約50微米的導(dǎo)電碳紙封裝到兩片織物間，可以提高加熱織物的強度和耐水洗性，通過調(diào)節(jié)碳紙的形狀和連接方式，可以實現(xiàn)不同功率密度的加熱織物。”劉皓教授介紹，一般來說，加熱織物的功率密度越大，其加熱能力越強，升溫速率越快，當(dāng)其集成到服裝中時，其調(diào)節(jié)服裝內(nèi)部溫度的能力越強。

還有通過刺繡方式可以在任意織物基底上實現(xiàn)任意加熱圖案的制備，這種制備工藝的設(shè)備簡單，設(shè)計人員可以根據(jù)預(yù)定的圖形快速設(shè)計和開發(fā)不同規(guī)格類型的加熱織物，具有工藝簡單、成本較低的優(yōu)點。

此外，服裝的熱濕舒適性理論和先進的檢測儀器也是開發(fā)高性能加熱織物和加熱服裝的關(guān)鍵技術(shù)，項目組在服裝的熱濕舒適性理論和服裝熱動力學(xué)模擬仿真等方面也做了大量研究工作。課題組自行研制了織物熱性能測試儀，獲得了國家發(fā)明專利授權(quán)，該設(shè)備能夠測量加熱織物在升溫過程中織物表面溫度的變化過程，能為加熱織物和智能保暖服裝的研發(fā)提供有力的技術(shù)支持。