2月4日晚，北京冬奥会倒计时一周年活动在国家游泳中心“冰立方”举行。北京2022年冬奥会、冬残奥会火炬外观设计正式对外发布。

火炬的整体外观与北京2008年奥运会开幕式主火炬塔形态相呼应。火炬以祥云纹样“打底”，自下而上从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。北京冬奥组委文化活动部副部长王向豫表示，2022年冬奥会火炬体现了艺术设计与科技创新的完美融合。

碳纤维替代传统金属材料

以往的冬奥火炬，包括奥运会的火炬都采用了传统的金属材料，“飞扬”的火炬外壳采用了重量轻的耐高温碳纤维材料，火炬燃烧罐也以碳纤维材质为主。

据碳纤维专家、中国石化上海石化股份公司副总经理黄翔宇介绍，北京冬奥会火炬由火炬外壳和燃烧装置组成，其中，火炬外壳由碳纤维及其复合材料制造而成，呈现出了“轻、固、美”的特点。

“轻”：碳纤维复合材料与相同体积的铝合金比，轻了20%以上。

“固”：材料具有高强度、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦、耐紫外线辐射等特点。

“美”：应用了具有国际先进水平的三维立体编织成型技术，将高性能纤维编织成目前这样具有复杂形状的优美整体。

高校、科研院所和科创企业协同努力，攻克了一系列难题，解决了碳纤维复合材料在极端条件下的应用瓶颈，实现了火炬外壳在高于800℃的氢气燃烧环境中正常使用。破解了火炬外壳在1000℃高温制备过程中起泡、开裂等难题。

黄翔宇表示，将碳纤维复材用于火炬，在3方面实现了创新：

1三维编织方法

它能够编制出有各种的形状，而且是按照设计师的要求尺寸要求都可以编制出来，这个是碳纤维成型当中的一个技术突破。

2模具设计

成型模具的设计要用到组合型的模具，解决了不同曲面的要求成型的要求。

3耐高温树脂

选用了一种非常特殊的一种树脂可以耐高温的树脂。此外，树脂的成型的技术也是专为这种树脂设计。

以氢为燃料，攻克三大难题

中国航天科技集团高级工程师韩宗捷介绍，火炬的研制解决了火焰颜色与稳定性、高压储氢，氢能安全利用等多项技术难题。安全可靠性高，可抗风10级，可在极寒天气中使用，减压比高达几百倍。在解决复杂难题的同时，兼顾了轻量化小型化外形匹配要求。

中国航天科技集团高级工程师韩宗杰表示，之所以采用氢能燃料，是因为其是一个最清洁环保的燃料。但在研究过程中，也遇到一些难题。

首先是火焰的颜色问题。氢气的火焰在日光下是不可见的，这不能满足拍摄需求。研究团队研制了一种可以调节氢气火焰颜色的配方，来去让它在日光下具有可见的火焰颜色。

其次是火焰的稳定性问题。火炬传递过程中，可能会遇到大风，研究团队解决了火炬在100公里/小时风速状态下，火焰燃烧稳定性的问题。

再次是高压储氢问题。如何进行大比例减压？手持火炬的内部，空间非常狭小，在这样的一个空间里，如何实现高达几百倍的大幅减压，是非常难的一个问题。团队研发了 一款轻量化、小型化氢气减压装置，对高压的氢气进行减压。

来源：新京报、央视新闻、碳纤维研习社等

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