无源保暖护脸技术助力“雪上马拉松”
本文转自：人民网
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国家越野滑雪队员佩戴无源保暖护脸装备 。受访者供图
人民网武汉2月18日电 （周雯）越野滑雪被称为冬季项目里的“马拉松” ， 运动员在极端低温下长距离运动 ， 既要防止冷空气对呼吸系统造成损伤 ， 又要保障剧烈运动时氧气的吸入量 ， 这对护脸装备的研发带来了巨大挑战 。2月18日 ， 采访人员从华中科技大学获悉 ， 该校科研团队首创的无源保暖雪上科技护脸技术 ， 弥补了越野滑雪护脸装备技术空白 ， 可在极端寒冷环境中为运动员实现高效运动保暖防护 。
“在冬季项目里 ， 越野滑雪运动是对‘暖’需求较高的项目 ， 而口鼻处的保暖则最难解决 。” 华中科技大学武汉光电国家研究中心教授陶光明介绍 ， 2021年1月6日 ， 崇礼训练基地达到1966年以来的最低温度——零下32摄氏度 ， 并且体感温度更低 ， 严重影响了运动员训练 。然而 ， 激烈运动时需要的氧气摄入量是平常的10倍左右 ， 平衡温度和氧气 ， 不仅是冬奥赛场的迫切需求 ， 也是一个相互矛盾的问题 。
陶光明表示 ， 目前并没有查询到越野滑雪护脸装备的相关国际标准或建议 ， 从全世界的角度来看 ， 现有技术尚处于空白状态 。
时间紧 ， 任务重 ， 团队在不足半年的时间里 ， 实现了从“0“到”1“的突破 。陶光明教授团队挑战跨学科交叉的综合性和复杂性 ， 从新材料和新结构两大方面入手 ， 以材料工程、织造成型、创新设计和激光精密加工为基础进行深入探究 。
谈及难点 ， 陶光明坦言 ， 看似小小的一个面罩 ， 实际上是涉及到物理科学、光学技术、材料加工技术 ， 甚至包括款式设计等方方面面 。
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在冬奥测试实验室里测试 。曾少宁摄
“从最初的头罩 ， 到现在看上去像口罩一样 ， 团队对护脸款式进行反复的优化设计 ， 在实现舒适性的前提下实现组件的高度集成以及局部环境的有效保暖 ， 以适应竞技运动的特种应用 。”陶光明表示 ， 该装备通过局部微环境的有效热调控 ， 降低运动员在赛前热身或运动过程中面部、呼吸道损伤以及低温的不适感 ， 尽可能减小极端环境对水平发挥所造成的影响 ， 能够为在严寒环境中着装轻便的越野滑雪运动员提供“快”而“暖”的无源保暖服务 。
实验测试结果表明 ， 在-10℃的环境中运动时佩戴护脸可使受试者吸入空气温度提高约20℃ ， 面部皮肤提高约6℃ 。后续 ， 团队将针对护脸的通气量和舒适性进行进一步改进 ， 使护脸满足寒冷环境中高速运动的需求 。
陶光明介绍 ， 目前总共已有八批护脸装备提供给国家越野滑雪队使用 ， 为寒冷环境下运动过程中的面部、呼吸道、颈部等提供必要的无源保暖防护 ， 可辅助运动员更好地完成训练与比赛任务 。
【无源保暖护脸技术助力“雪上马拉松”】“参与到‘科技冬奥’的项目中 ， 给我们一线的科研人员很多启发 。” 陶光明颇有感触 ， “我们只是做了科技助力冬奥中的一个很小的项目 ， 但参与这样的一个项目 ， 让我们发现之前认为可能没有直接关系的学科和合作单位 ， 因为冬奥会的国家需求而聚集在一起 ， 聚焦到助力体育竞技活动中时 ， 迸发出了新的能量 ， 通过交叉学科创新的方式攻克高端制造和新材料领域的‘卡脖子’问题 。”
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