北京冬奥会火炬揭秘：协同创新攻坚，“飞扬”火炬闪耀中国科技之光

以祥云纹样打底，自下而上逐渐过渡到剪纸风格的雪花图案，旋转上升，如丝带飘舞，最后在顶端化身为飞扬的火焰……2月2日上午，北京冬奥会火炬接力在奥林匹克森林公园启动，更多人得以近距离感受到“飞扬”火炬的魅力。

北京冬奥会火炬手手举火炬

冰火相约温暖全世界

作为会徽和吉祥物以外最重要的冬奥会要素，冬奥火炬的设计和制造被北京冬奥组委列为展现科技冬奥的重点内容。2020年4月，北京冬奥组委面向全社会公开征集火炬外观设计，阿里巴巴设计团队提供的方案从182个全社会有效征集方案中脱颖而出。

“火炬主体的银色和红色象征冰火相约，激情飞扬照亮冰雪，温暖全世界。 ”北京冬奥会火炬外观设计师李剑叶表示。

“飞扬”的外观极为简洁，以一根动感、飘逸的红色线条围绕着火炬上下贯穿，象征激情的冰雪赛道，也寓示向往光明、美好而蓬勃的生命力，表达了人类生生不息、向往和平、追求卓越的期望和奥林匹克运动的力量。李剑叶介绍，火炬整体外观和北京2008年奥运会的主火炬塔形态相呼应，体现北京双奥之城的传承和发扬。

两名火炬手交接时，两支“飞扬”相互依偎，微微交叉，就像握手一般，展现让世界更加相知相融的北京2022年冬奥愿景。“我们在设计的时候也有思考火炬的意义，我想在全球疫情的当下，火炬可能就像国际奥委会主席巴赫所说：她是黑暗隧道尽头的那束光。”李剑叶说。

记者获悉，阿里火炬项目的设计团队大多都是来源于电子消费领域的工业设计师，但火炬的设计要求要先跳出工业设计的窠臼。团队在北京冬奥组委文化活动部和艺术总监林存真的悉心指导下快速学习，加深了对中国文化和人文设计领域的理解。据统计，团队共完成内部修改方案40余版，向北京冬奥组委正式提报11版方案。项目组后期驻扎在北京，完成了近万张手绘草图，最后形成的送审文件厚达近2尺，“飞扬”最终实现了从工业设计到国之礼器的蜕变。

碳纤维编制“飞扬”梦

“飞扬”不仅外观灵动、新颖，火炬的外壳与内核，也浸润着不断创新、追求卓越的精神，透射出科技之光。

在外观造型敲定后，碳纤维材料很快被锁定为制造火炬的首选材料。因为碳纤维的质量只有钢的四分之一左右，但强度却是钢的7至9倍，用它制作火炬更轻、更坚固。

此前，碳纤维已在航空航天领域大量应用，被誉为“黑黄金”。从2008年开始，中国石化旗下上海石化就开展碳纤维技术攻关，形成从原丝、预氧化、碳纤维到复合材料产业链的创新能力，拥有自主知识产权成套技术。制造碳纤维火炬的重大使命，自然而然就落到了上海石化肩上。

火炬外壳的不规则性，是火炬制造中的第一大难点。攻关团队决定采用三维立体编织，这是一项高科技。每束碳纤维，由1.2万根碳纤维丝组成，三维编制，就是从三个维度，直接将碳纤维编织成火炬形状，再用特殊树脂成型。经过三维立体编织，最终织成的火炬外壳看不出任何接缝与孔隙，整个造型浑然一体。三个维度的编织，不仅极大增加了火炬强度，耐冲击、抗摔打，而且外形更具立体感。

可经受800℃高温炙烤

让火炬能够经受800℃高温炙烤，是火炬制造中的第二大难点。

碳纤维材料能耐高温，也很柔软，但只有与树脂材料复合后，才能坚如钢铁。但绝大多数的树脂材料经受不住火焰炙烤，温度达到500℃就会化为灰烬。更何况，冬奥火炬的火焰出口温度接近800℃。一筹莫展之际，上海金山区一家小微企业进入火炬制造团队的视野。他们研发出的第三代树脂材料，兼具有机物附着力强大及无机物耐高温的特点。经过反复烧制测试，上海石化团队终于成功解决了碳纤维复合材料耐燃烧、耐高温的重大难题。

本届冬奥会，火炬燃烧的燃料从丙烷更换为氢气。氢气作为清洁能源，燃烧后只会产生水，绿色环保。然而，要维持同样的燃烧时间，氢气的存储空间比丙烷的大一倍。而“飞扬”火炬由外飘带和内飘带组成，内部空间狭小。要把一个储氢罐和一整套燃烧器安置在火炬里面，这个储氢罐就必须做得越小越好，同时必须保证火炬长时间燃烧。航天科技团队经过无数次反复研究试验，终于找到了“迷你型”燃料系统的解决方案。他们将储氢罐做小，并加大储存压力，以增加氢气容量。同时，配套微型的减压阀，在使用时打开减压阀，将420公斤压力降到一公斤。

蕴含了中国多项科技智慧的“飞扬”，最终以完美的姿态登场，成为冬日里点燃人们冬奥激情的最美风景。