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新材料无处不在、成北京奥运会亮丽风景

作者：中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-23 10:02:17 [收藏]

    材料既是保证奥运工程顺利实施的重要基石，同时还担负着实现科技奥运主题的重要作用。北京奥运场馆的主体建筑材料、场馆设施配套材料、体育设施配套材料、奥运服务配套材料、周边设施及城市建设配套材料及其他相关材料等对新材料的大量需求，为我国新材料产业尤其是生态建材、可降解塑料、无铅助剂、太阳能电池以及清洁燃料等绿色材料产业，带来重要的发展机遇。新材料的运用成为北京奥运会一道亮丽的风景线。

    纳米材料唱主角

    自上世纪80年代以来，纳米技术成为世界科技前沿的重点课题。一些国家纷纷制定相关战略，并投入巨资抢占纳米技术的战略高地。记者了解到，在奥运会场馆建设中，纳米材料更是得到了广泛的应用。

    走进各大体育场馆，纳米改性涂料、纳米孔超级绝热材料、纳米自洁玻璃、纳米材料空气净化器、纳米塑钢门窗等，随处可见。

    始建于1968年的首都体育馆，于北京奥运会期间承担排球比赛任务。

    经过科技手段的运用，这座有着40年馆龄的建筑，堪称纳米化了。1600平方米的防水吸声板使用了防止变形的纳米材料；训练馆的内墙使用了能抗菌抗污染的纳米涂料；耐磨耐腐蚀的纳米塑料应用在门窗和排污管道上；纳米空气净化器能将吸烟室的烟雾分解成无害气体。

    北京奥运会篮球比赛场馆五棵松体育馆，使用了纳米自洁玻璃。经过纳米镀膜处理的玻璃，其表面具有超亲水性能。该特性可以使水分子均匀地在玻璃表面铺展开来，并且完全浸润玻璃。通过阳光照射，紫外线激活玻璃表面镀膜里的纳米材料，产生光催化反应，将玻璃表面的有机物分解成水和二氧化碳，并通过水的重力将附着于玻璃上的污物携带走，从而达到自洁效果。

    膜结构装扮“水立方”

    闪烁变幻的红、黄、橙、蓝、绿灯光组合，使得国家游泳中心“水立方”鲜艳夺目。据设计者中建国际设计顾问有限公司总建筑师郑方介绍，这座集世界最先进多面体空间钢架结构技术大成的建筑，采用世界规模最大、构造最复杂、综合技术最全面的膜结构。

    构成“水立方”“皮肤”的3000多个不规则“泡泡”，是由新型的环保节能材料四氟乙烯膜（ETFE）制成的。虽然它的外表厚度只有..2毫米，但ETFE膜具有很好的延展性和抗压性，1米长的膜可被拉伸至3.5米长，熔点高达275摄氏度，即使用火去烧都不会点燃，因此被人们称为“塑料王”。

    使用了ETFE膜，“水立方”还更加节能。阳光穿过“水立方”表面透明的ETFE膜，可以直接加热游泳池水温和室温。这使得“水立方”整体节能9％左右。另外，采用ETFE膜结构，馆内透光性大大提高，可保证90％的自然光进入场馆，夏季自然光照明平均每天近10个小时。

    国产特钢填补空白

    更令国人自豪的是，支撑国家体育馆“鸟巢”的钢筋铁骨，全部是国产钢。这一世界跨度最大的中国建筑金属结构信息网建筑，向世人展示出科技创造的奇迹。

    “鸟巢”这个辐射式旋转而成的梦幻般造型，让4.2万吨钢的受力点集中在24根柱子和柱脚上。

    什么样的钢能够支撑起如此大的重量？这是中外建筑科学家、设计家从未遇到过的。必须尽快研制出一种把这些相对立的特性统一起来的特殊钢材，才能破解“鸟巢”用钢的难题。
    经研究，比通常建筑用钢材强度超出一倍的低合金高强度Q460厚钢板成为首选。但是，这种钢从未在建筑中使用过，国内也没有厂家能生产。

    “特殊的高强度钢能不能实现国产？要自主创新，填补空白。只要能在国内生产，就坚决不进口！”在“鸟巢”用钢招标时，曾是冶金部部长的北京奥组委主席刘淇，寄希望于国内钢厂。

    “奥运工程什么时候要，我们就什么时候供！”舞钢党委书记顾强圻当场立下了军令状。

    从2004年9月开始，舞钢科研人员着手研制Q460。经过三次试制，2005年7月，Q460终于脱胎成110毫米厚的“鸟巢”特殊用钢Q460EZ35。400吨集刚强、柔韧特点于一体的Q460EZ235钢材，实现了“鸟巢”用钢的抗震性、抗低温性、焊接性三效合一，保证了如果遭遇等同于1976年唐山大地震一样的地震，“鸟巢”依然能保持原状。

    宝钢、首钢、鞍钢等企业也接下了GJ345D、345C、420C等高强度钢材生产的订单。在中国钢铁工业界的拼搏创新下，2008年北京奥运会场馆中国建筑金属结构信息网建设全部实现国产化。整个施工期间，国产钢材经受住了考验。在“鸟巢”等新建奥运场馆逐渐呈现在人们面前的同时，中国钢铁工业也完成了一次科技跨跃。


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