火炬，是歷屆奧運會中，備受關注的元素之一。它可以展示北京冬奧會理念和我國文化的重要載體，是北京冬奧會的願景和精神的集中體現。我們在冬奧會倒計時一周年活動上發布火炬外觀設計，是想用火炬點燃全世界對北京2022年冬奧會和冬帕運會的熱情與廣泛期待。
在一個半月的設計優化過程中，北京冬奧組委組織包括燃燒器、輕質材料、工業設計、文化等不同領域的知名專家與原作者共同組成修改組，指導三家火炬外觀設計入選方案單位進行多次深化修改工作，以進一步提升設計方案的造型創意、視覺效果和文化內涵。
2022北京冬奧會徽章
由於整個團隊對北京冬奧會文化的理解和創新有一個過程，甚至改良版的設計方案一度處於落選邊緣。在距離下一個匯報節點還有兩天之時，整個團隊痛下決心，徹底清空了項目室，擦掉了此前的所有板書，重新探索更深層次的設計文化根源。
在激烈的討論之中，設計師逐步達成一個新的共識：隱去原方案中作為燃燒出火口的「瓷芯」，改將空心螺旋上升式的飄帶作為主特徵，出火口則改在了內外飄帶的邊緣上。
儘管歷經數次徹底顛覆，然而囿於工業設計的機械化思路和創作方式，火炬內外飄帶的纏繞形態卻始終過於規則，始終與「道法自然、天人合一」的整體設計要求「可望而不可及」。一切似乎陷入困局。
當思維陷入瓶頸，在與北京冬奧組委文化活動部火炬設計修改專家林存真研討時，一片形態靈動優美的葉子，給了設計團隊新的靈感。大自然的線條，是計算機設計軟體中無法實現的。於是設計師們在白板上以「道法自然」為引，像書法一般隨意揮灑臨摹，經過無數次嘗試，終於有幾張草圖若隱若現地捕捉到了一點生命的力量：這就是冬奧會火炬——「飛揚」！
2021年2月4日晚，在國家遊泳中心「冰立方」舉行的北京冬奧會倒計時一周年活動上，北京2022年冬奧會、冬帕運會火炬外觀設計正式對外發布！
北京冬奧會火炬外形極具動感和活力，顏色為銀色與紅色，象徵「冰火相約，激情飛揚，照亮冰雪，溫暖世界」。北京冬帕運會火炬則選用銀色與金色，寓意輝煌與夢想，體現「勇氣、決心、激勵、平等」的帕運價值觀！
其中，最受全世界關注的是碳纖維複合材料在火炬製作的應用上，這項技術是如何誕生出火炬的呢？
「本次火炬的設計秉持綠色、可持續理念，力圖將藝術設計與科技創新相融合。」王向豫說。
火炬外殼採用了重量輕的耐高溫碳纖維材料，火炬燃燒罐也以碳纖維材質為主。
碳纖維專家、中國石化上海石化股份公司副總經理黃翔宇表示，北京冬奧會火炬外殼由碳纖維及其複合材料製造而成，呈現出了「輕、固、美」的特點。
「輕」：碳纖維複合材料與相同體積的鋁合金比，輕了20%以上。
「固」：材料具有高強度、耐腐蝕、耐高溫、耐摩擦、耐紫外線輻射等特點。
「美」：應用了具有國際先進水平的三維立體編織成型技術，將高性能纖維編織成目前這樣具有複雜形狀的優美整體。
其中，高校、科研院所和科創企業協同努力，解決了碳纖維複合材料在極端條件下的應用瓶頸，實現了火炬外殼在高於800℃的氫氣燃燒環境中正常使用）後，也破解了火炬外殼在1000℃高溫製備過程中起泡、開裂等難題。
此外，中國航天科技集團高級工程師韓宗捷介紹，火炬的研製解決了火焰顏色與穩定性、高壓儲氫，氫能安全利用等多項技術難題。在燃料這方面來說，氫取自於水，燃燒後又會變成水，實現了零碳排放！
這是火炬的科技亮點之一，採用氫作為燃料，除了環保屬性外，還考慮到冬奧會火炬接力需要在低溫的環境中運行，氫燃料的特性保證了火炬能在極寒天氣中使用。
冬奧會火炬安全可靠性高，可抗風10級，可在極寒天氣中使用，減壓比高達幾百倍。在解決複雜難題的同時，兼顧了輕量化小型化外形匹配要求！
碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。
碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。
工藝製成：由含碳量較高，在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維，經熱穩定氧化處理、碳化處理及石墨化。
這種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂複合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高於鋼。
因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。
主要用途：與樹脂、金屬、陶瓷等基體複合，製成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂複合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維複合材料都頗具優勢。
80年代初期，高性能及超高性能的碳纖維材料相繼出現，這在技術上是又一次飛躍，同時也標誌著碳纖維的研究和生產已進入一個高級階段。
碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成複合材料。
2022北京冬奧會的方案集中了多領域的智慧和科技，具有極高的設計水平，藝術形式具有中國特色，體現了北京『莊重、典雅、大氣、開放』的城市特點，並融入雙奧城市元素。
北京冬奧組委在嚴格的保密程序下，組織群眾代表對設計方案進行了評議，各方代表對設計成果都給與了高度讚揚！
來源：央視新聞 北京冬奧會官網 等
整理：新材料研習社
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