穿著保暖衣服觀看冰雪比賽，以往在零下二十幾度室外冰雪運動場館中被凍得瑟瑟發抖的觀眾們，此刻卻再也不用置身于“寒風料峭”中了，而是盡情沉浸于周圍的一片暖意，盡享冰雪運動帶來的無窮魅力。如此溫暖的觀賽體驗是由復合材料帶來的。作為“賽道環境營造及觀賽環境保障技術研究”的重要成果之一，將柔性石墨烯、氣凝膠[CB1] 、疊加態等材料復合使用的新技術，能為冰雪運動提供熱舒適保障，可以有效消除觀眾在寒冷環境下的不適感，創造出更良好的觀賽體驗。
（圖片來源中國電子報）
提供這項保暖“黑科技”的幕后功臣，正是清華大學建筑學院副教授曹彬及其團隊。曹彬在接受采訪時向《中國電子報》記者表示，自己帶領團隊的研究課題是“賽道環境營造及觀賽環境保障技術研究”。根據曹彬的介紹，課題研究以人體的熱調節作為理論基礎，使用暖體假人模擬真人的產熱和散熱過程，將暖體假人置身于不同的氣象條件下，通過分析假人各個部位的表面溫度和導出指標，判斷人的熱舒適狀況。
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基于人體的熱調節理論，研究團隊充分考慮了觀賽區的實際場景和觀眾的觀賽行為，對熱舒適保障措施的形式進行了有針對性的創新設計。曹彬向《中國電子報》記者指出，無論是哪種觀賽場景，復合材料的應用都能在冰雪運動場館的熱舒適保障過程中扮演重要角色。“我們采用的復合材料中主要包括柔性石墨烯發熱材料、氣凝膠材料和疊加態材料。”據曹彬介紹，柔性石墨烯發熱材料起效迅速，加熱狀態下表面溫度可穩定在40攝氏度以上，溫度分布均勻；氣凝膠材料在同等隔熱性能下，厚度約為傳統隔熱材料的1/3至1/5，且具備防火疏水性；標準規格的疊加態材料單位面積重量48g/m2，在相同保暖效果下，厚度相當于羽絨服的1/5。
（圖片來源中國電子報）
將加熱功能與觀眾席進行一體化設計就是團隊研發成果的一種實現場景，在這個場景中，研發人員要考慮到發熱、隔熱和避免能源損耗這三個方面。發熱方面，曹彬向記者談道，針對新建的冰雪運動場館觀眾席，可在坐席臺階表面鋪設一層具有封裝外殼的坐板，外殼內裝有石墨烯片，通過實時通電來發揮石墨烯的發熱功能，使座板表面溫度迅速提升。
在外部環境寒冷的情況下，如果要確保熱量充分向人體傳導，就要同時保證坐板非加熱側的隔熱性能。基于這一考慮，曹彬團隊在設計坐板時將氣凝膠材料與石墨烯片結合使用，發揮氣凝膠的隔熱作用，減少熱量向環境的散失。
當坐席沒有觀眾或是觀眾稀少時，避免對坐席無謂加熱造成能源浪費就顯得十分關鍵。曹彬對記者表示，加熱坐席會設置傳感器，通過傳感器可以判斷是否有人坐在座位上。“只給有觀眾坐的座位加熱，以避免熱量損失和能源浪費。”曹彬說。
對于未安裝固定加熱坐板的場館，依賴復合材料的熱舒適保障措施要更加“可移動化”。曹彬表示，這種情況下就需要移動加熱坐墊和加熱衣服來為觀眾“保溫”。其中，考慮到室外觀眾席可能存在化雪情況，移動加熱坐墊內部又存在電子元件，所以會更注重外層材料的防水性，采用疏水材料來封裝石墨烯片。對于加熱衣服，使用了輕薄的疊加態材料發揮保溫性能，在人體腹部和腰部等部位通過石墨烯片進行加熱，同時配有微信小程序，藍牙連接后，觀眾可以在手機上實時查看服裝各部位的溫度，并通過輸入溫度值，對加熱效果進行快速精準調控。
基于復合材料的個體加熱技術能為冰雪運動提供熱舒適保障，讓冰雪運動更具溫度，但在曹彬看來，這些材料和技術實現的加熱保溫功能并不僅僅局限于冰雪運動。曹彬向記者表示，未來，復合材料和個體加熱技術會更具普惠性，逐漸走向量產的加熱保暖衣服等新技術產品有望為極端環境下作業的工作人員帶來更多溫暖與關懷。
（信息來源中國電子報）
