上海石化火炬攻关团队破解碳纤维火炬外壳在1000摄氏度高温制备过程中的难题，成功制作火炬“飞扬”。其重量较传统铝合金外壳轻20%，具备“轻、固、美”的特点。 张 挺 摄

▲2022年1月，上海石化火炬攻关团队在北京为火炬“飞扬”安装氢气罐。张 挺 摄

？上海石化碳纤维生产线。 李英豪 摄

    胡拥军

    2024年巴黎奥运会即将开幕，运动员蓄势待发，体育爱好者满怀期待。值此之际，不禁回想起2022年北京冬奥会和冬残奥会。作为2022年北京冬奥会和冬残奥会官方合作伙伴，中国石化积极履行职责使命，投身各项筹备工作，在场馆建设、能源供应、物资保障、志愿服务等方面倾力奉献。其中，上海石化牵头进行冬奥火炬研发攻关和量产工作，实现全球首次以碳纤维复合材料制作奥运火炬外壳，助力绿色奥运。

    缘 起

    坚决履行央企责任担当，让“黑黄金”碳纤维变身冬奥火炬

    2018年，上海石化迎来了一个访问团，其中包括一些体育界人士。上海石化副总经理黄翔宇在介绍中国石化碳纤维技术时骄傲地说：“碳纤维的质量只有钢的四分之一，但强度是钢的7至9倍。我们的碳纤维不仅能做奥运会火炬，而且更轻、更坚固。”

    就是这么一句不经意的话，开启了上海石化和冬奥火炬的缘分。

    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方案。他们第一时间想到了上海石化的碳纤维技术，开始寻求合作的可能性。

    时间紧、任务重、要求高，行还是不行？

    “不仅行，而且一定要干好！”上海石化坚决履行央企责任担当，凭借多年来深耕碳纤维领域掌握的先进技术，主动承担起冬奥火炬外壳研制的任务。

    “集团公司党组高度重视，多次作出指示，一定要造出一把富有高科技含量的冬奥火炬，展现中国石化的科技创新实力，展示中国石化讲政治、顾大局、负责任的企业形象。”黄翔宇回忆，“我们整个团队备受鼓舞，斗志满满！”

    上海石化第一时间成立火炬攻关团队，并全程牵头组织相关合作团队开展火炬外壳用碳纤维的研发工作，明确任务书、时间表、责任人，确保高质量完成这一光荣任务。

    “当时火炬设计方案还没出来，为了抢工期，我们提前演练，参照2008年北京奥运会的火炬样式，制作了好几把火炬。实践证明，碳纤维火炬除了能够还原样式，还做到了更轻更坚固，大家都觉得这事儿成了！”上海石化先进材料创新研究院总经理林生兵介绍。

    2020年9月22日，经北京冬奥组委主席办公会研究决定，名为“飞扬”的作品，成为北京冬奥会和冬残奥会的火炬设计方案。为更好地贯彻绿色奥运理念，冬奥火炬将创新使用氢能和碳纤维技术。2020年9月23日，北京冬奥组委召开会议，前来参会的不仅有设计方，还有上海石化碳纤维材料方面的专家和航天科技氢能燃烧方面的专家。

    万事俱备，各方就位，火炬“飞扬”呼之欲出。

    攻 关

    打响协同创新攻坚战，用“黑科技”让冬奥火炬“轻、固、美”

    由于前期试验成功，上海石化火炬攻关团队信心满满。然而，现实却给他们泼了一盆冷水。

    “2020年10月，当拿到设计团队3D打印出来的火炬样品时，我们全都傻眼了。”上海石化先进材料创新研究院研究开发部研究二室主任沈海娟说。

    设计师手中的“飞扬”，形状飘逸，分为内飘带和外飘带，需要将二者完美地卡在一起。如何使碳纤维的火炬外壳既能接受形状不规则的挑战，又能经受耐火抗高温的考验？“飞扬”虽然比2008年北京奥运会的火炬大，但体型仍算小巧。在储氢罐、燃烧器狭小的空间内，如何既确保氢气燃烧系统呈现出饱满耀眼的火焰状态，又确保氢气能够燃烧足够的时间？

    困难挑战接踵而至，火炬攻关团队兵分两路进行攻关。一路，牵头组织东华大学、云路复材公司三维编织团队，负责火炬外壳三维编织技术研发及生产，进行镭雕喷涂上色、组装，最大程度还原火炬灵动的外形；与中核集团核八所、库贝化学公司合作，研发碳纤维复合材料，以满足火炬耐高温、耐火烧的需求。另一路，与航天科技集团、航天科工集团合作，分别研发氢气火炬、丙烷火炬的内飘带和燃烧系统。

    一场协同创新的攻坚战围绕“飞扬”全面展开。在火炬外壳研制的3个月内，火炬攻关团队逐一攻克多项技术难题，形成了从碳纤维生产、复合材料制备到产品终端应用的一站式解决方案。

    用碳纤维做火炬又轻又坚固，而且与以往用铝合金做的火炬相比，还可以保证火炬在冬季低温下传递时有更好的手感。然而，碳纤维本身并不耐高温，更不耐火烧，这是主要的难题之一。为了解决该问题，上海石化与中核集团核八所携手攻关，引入高性能树脂，与碳纤维一起做成碳纤维复合材料，并通过工艺调整，将火炬的上半段燃烧端在1000摄氏度以上高温中进行特殊处理，有效解决了在高温制备过程中火炬外壳起泡、开裂等难题。

    以碳纤维复合材料制作奥运火炬外壳，不仅是世界首创，而且创新实现了火炬外壳重量较铝合金外壳轻20%，呈现出“轻、固、美”的特点。

    经专家鉴定和实践检验，碳纤维氢能火炬安全可靠性高，可抗10级大风和暴雨，能在极寒天气中使用。在解决复杂难题的同时，兼顾了轻量化、小型化、外形匹配等要求。

    “飞扬”火炬正式发布后，兼具中华民族传统特色和现代科技含量的冬奥火炬得到了较高评价。

    量 产

    承担手持火炬量产项目，确保冬奥火炬“翻山过海”顺利传递

    历经“九九八十一难”，火炬攻关团队交出了完美答卷。还来不及庆祝，新的任务已到达：2021年3月，北京冬奥组委提出，中国石化以北京冬奥会和冬残奥会官方合作伙伴的身份，承担手持火炬量产项目。

    为此，上海石化成立量产项目组，设立综合协调、商务运作、生产督造三个工作组，全力推进火炬量产工作。

    “作为科研团队，一开始我们以为只需要负责火炬外壳的工艺研究和制作，当得知要承接量产任务时，压力非常大。”上海石化总经理管泽民说，“从制作一把火炬外壳到制作成千上万把全形态火炬，其中的困难不亚于火炬外壳的研发。”

    经企业现场考察和样品测试验证，他们最终确定了冬奥火炬各部件的加工企业。一个集火炬外壳、内飘带、燃烧系统、火种灯、终端检测到交付产品于一体的总流程，在上海、北京、江苏、广东、河北五地迅速建立并快速运转起来。

    仔细观察“飞扬”，会发现它与2008年北京奥运会开幕式主火炬塔形态相呼应，以祥云纹样打底，自下而上从祥云纹逐渐过渡到象征冬奥会的雪花图案，最后在顶端化身为飞扬的火焰。如此精美的火炬，不仅仅是工艺品，更是艺术品。

    艺术品的量产，会遭遇效率、质量、成本等重重挑战，首当其冲的是效率问题。为保质保量及时完成量产任务，上海石化坚持边对接、边完善、边验收、边量产的工作方案，制订量产实施计划，从火炬内外飘带各部件的外形，到氢气瓶样件、控氢阀、燃烧效果，再到火种灯外观、操作便捷性等，逐一进行优化。

    2021年9月中旬，用于冬奥火种采集的丙烷火炬量产样品顺利通过北京冬奥组委组织的两次现场检测和第三方验证验收。2021年9月22日，上海石化向北京冬奥组委正式交付115支丙烷火炬及火种灯、引火棒等部分周边产品，顺利完成北京冬奥组委交付的首批量产任务。按计划，还有1200支火炬将在2022年1月中旬前运抵北京。

    2021年10月18日，北京冬奥会火种在奥林匹克运动发祥地——希腊伯罗奔尼撒半岛的古奥林匹亚遗址成功采集。在火种采集队伍中有两名上海石化员工，他们主要负责为希腊雅典火种采集和北京火种欢迎仪式保驾护航。

    “作为一名石化人，我非常清楚这一把火炬承载了多少使命与荣光，很高兴能圆满完成火种采集和欢迎任务。”上海石化技能大师富小青说，“火种采集前一晚，为保证‘翻山过海’的火炬第二天顺利传递，我们彻夜未眠，每小时检查一次燃烧装置，确保万无一失。”