素材名称：
1. 服装：颁奖服饰+头盔+比赛服饰
2. 能源：冬奥火炬中的奥秘+氢能客车
3. 速滑：建筑+冰丝带
4. 实现碳中和，尽显高科技
5. 实验篇（天宫课堂—“变”出奥运五环）
热点考向：材料，环保，能源，实验，微粒结构（如碲、镉），物质的性质（如酸碱性，指示剂）等等。
题型：选择题、填空题、材料阅读题、流程图题、计算题，等等
跨学科与物理，生物（铺色中的粉色为其他学科的考点）
素材说明：
1. 冬奥会服装中的“黑科技”（颁奖服饰+头盔+比赛服饰）
（1）颁奖服饰
冬奥会和冬残奥会颁奖礼仪服装共三套方案，分别为“瑞雪祥云”、“鸿运山水”和“唐花飞雪”，这三套颁奖礼服既美观舒适，又能保暖。
主要是衣服内胆里特意添加了一片片黑色的材料——这就是针对本届冬奥会研发的第二代石墨烯发热材料，石墨烯导热系数非常高，在通电情况下，碳分子团之间相互摩擦、碰撞而产生热能，热能又通过远红外线以平面方式均匀地辐射出来，可以能很好地被人体接受，产生一种由内而外的温暖。
（2）头盔
如何让滑雪头盔既轻便又具有更高的防护性能？在头盔的材料方面，科研团队选用了碳纤维、玻璃纤维、弹性体三种成分合成的新材料，在保持冲击韧度不变的情况下，头盔的刚度提高了4倍，拉伸强度提高了3倍。碳纤维虽然大幅度提高了材料的硬度和强度，但也降低了韧度。
为此，科研团队不断调整头盔材料的成分和比例，经过多轮的测试，终于实现了头盔材料硬度和韧度的平衡。这款头盔掂量起来与市面上销售的滑雪头盔重量差不多，但其外壳硬、内壳软，防护性能出众，能够有效减少运动员的头部损伤。
（2）比赛服饰
速滑竞赛服中，会在大腿的部位选择一种比普通纤维弹性强数十倍的橡胶材料，可以最大程度减少体力消耗；在右胯部的位置，则是会采用一种合成纤维，可有效减少摩擦力；而为了较少空气阻力，速滑竞赛服的手脚处使用了蜂窝样式的聚氨酯材料，这些材料的选择都是为了最大限度提高运动员成绩。
滑雪服则采用了剪切增稠流体（STF）材料，这是一种智能分子材料，常态下处于一种粘稠的半液体状态，一旦遇到高速的撞击，这些智能分子立刻相互连接形成防护层，使外来的冲击力分散到周围，不会集中于身体的某一点。用STF材料制成的滑雪服防护性气高，更重要的是对于运动员来说，它解决了空气阻力和衣服柔韧性的问题。
2.能源：冬奥火炬中的奥秘+氢能客车
（1）作为历届奥运会中备受的元素之一，此次冬奥火炬“飞扬”一经亮相就吸睛无数。
火炬外壳不仅要耐火抗高温还要能在极寒天气中使用。如何承受这“冰与火”的双重考验？奥秘就在于其所使用的新型材料中。此次冬奥火炬“飞扬”将碳纤维与高性能树脂结合在一起做成碳纤维复合材料，质量只有钢的1/4左右，但是强度是钢的7~9倍。通过将碳纤维丝立体三维编织，最终像“织毛衣”一样织成了火炬外壳，看不出任何接缝与孔隙，整个造型浑然一体。
为实现耐高温，火炬上半段燃烧端在1000℃以上高温中进行陶瓷化，有效解决了在高温制备过程中火炬外壳起泡、开裂等难题，达到了既能够耐温又能够耐火的要求，实现了燃烧温度＞800℃氢气燃烧环境下正常使用。而且碳纤维制造的火炬既分量轻又很牢固，摔不坏。同时，冬季火炬传递时，传统金属材料手感不好，碳纤维可以有效解决这个问题，避免了冰凉的触感。
另外，大家可能也注意到了，氢气的火焰原本在日光下是看不见的，那么为什么“飞扬”的火焰颜色如此夺目？这是因为攻关团队研发了一种可以调节氢气火焰颜色的配方，让它在日光下具有可见的火焰颜色。
（2）氢能客车
为了助力冬奥，实现绿色零碳出行，氢能客车公司自主研发的“氢腾”燃料电池系统，最高载客47+1人，设计时速100公里，加满氢仅需10分钟，总续驶里程超过600公里，适应低温、爬坡等路况，满足北方城市低温运行要求。相较传统化石能源车辆，氢能客车每行驶100公里，可减少约70公斤二氧化碳排放，相当于14棵普通树木一年的吸收量，实现了零排放、零污染。
3. 速滑（建筑+冰丝带）
（1）建筑
国家速滑馆和张家口冬奥会馆BIPV建筑一体化项目应用了我国科研团队自主开发的碲化镉发电玻璃，这是新型绿色环保建筑材料，它不仅具有建筑材料的特性，而且能够发电，具有弱光性能好，抗衰减等优点。
（2）冰丝带
国家速滑馆“冰丝带”是一整块1.2万平方米的冰面，这是目前世界上采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术打造的最大的多功能全冰面。“二氧化碳跨临界直接制冰”？——如何理解呢？
首先，我们要理解什么是临界点（Critical point）。以我们生活中常见的水为例，水在加热的时候会变成水蒸汽。根据热力学知识，这一过程经历了液态水–液态水气态水蒸气的混合物–气态水蒸气的变化，但是当水在温度373℃，压力22.064MPa加热的时候，液态水和气态水蒸气的物理性质没有明显的变化，只有一个相存在，水变得可压缩、可膨胀，并且更喜欢与非极性气体和有机分子混合，这个点就是水的临界点。以二氧化碳为例，它的临界温度为31.1摄氏度，而临界压力达到了7.38兆帕。在临界点以上的区称为超临界，以下的区是亚临界，而从亚临界到超临界就是跨临界。
常温常压下的二氧化碳是气态，施加一定压力后，可以液化成液体甚至凝华为固体（也就是我们说的干冰），压力降低后，液态或固态的二氧化碳又能快速汽化（或升华）为气体，并大量吸热，从而达到降低环境温度的目的。二氧化碳跨临界直冷制冰，就是将气态二氧化碳通过加温加压形成超临界二氧化碳流体，再对超临界二氧化碳进行降温降压达到-20°c至-15°c，再相变蒸发吸热完成制冷和制冰的过程。
4. 实现碳中和，尽显高科技
本届冬奥会最大的特色之一就是“绿色环保”。作为我国提出“2030碳达峰、2060碳中和”目标后的首个世界级体育盛会，北京2022年冬奥会承诺碳排放将全部中和。这其中，从清洁能源到环保材料，化学高科技所起到的作用功不可没。
奥运会不仅是运动健儿的“竞技场”，也是前沿科技的“试验田”。从以上这些神奇的化学高科技中，我们也能够充分感受到祖国科技“更快更高更强”的发展。
当前北京市冬奥场馆已100%使用绿电，不仅从源头减少场馆碳排放，还积极开发、利用可再生能源。例如，延庆山地新闻中心建有光伏发电系统，实现电力“自发自用、余电上 ”；延庆冬奥村采用高压电锅炉供暖，实现100%可再生能源供应热力。而且，北京周边的风能、太阳能等清洁能源在转化为绿电之后，从发出到被冬奥场馆消纳，全部实现了动态可视。在北京冬奥电力运行保障指挥平台上，每一度绿电都可追溯，可查证。
5. 实验（天宫课堂——“变”出奥运五环）
航天员通过化学反应让奥运五环在中国空间站上飘浮。这堂课由王亚平主讲并操作实验，指令长翟志刚负责视频拍摄，叶光富从旁协助。首先王亚平在透明的五环模型中加入了无色的透明溶液依次是1、4、5号环中的碳酸钠、2号环中的碘化钾、碘酸钾，3号环中的乙酸溶液，看似完全相同的透明五环在加入不同试剂后就显现出了不同颜色。
1号环中的碳酸钠遇到溴百里酚蓝就呈现出鲜亮的蓝色（溴百里酚蓝是一种常用的酸碱指示剂，本体是橙色粉末，溶解在清水中呈现的是绿色，当它遇到碱性的碳酸钠就会呈现蓝色，而遇到酸性溶液时则会变成漂亮的橙色）。2号环中的黑色就比较复杂不仅有显色反应还有氧化-还原反应，碘化钾、碘酸钾遇到乙酸后产生了碘单质，它与之前加入的淀粉相结合就变成了深如黑色的深蓝色。3号环的橙色来自另一种酸碱指示剂—甲基橙（它本身呈弱碱性，当遇到pH值≦3.1的溶液时呈红色，当溶液pH值在3.1~4.4时呈橙色，当溶液pH值超过4.4时呈黄色），所以它遇到3号环中的乙酸呈现出橙色，而在4号环中遇到碱性的碳酸钠溶液就呈现出鲜亮的黄色，5号环中的绿色相当于黄环和蓝环中溶液的混合。
声明：本站部分文章内容及图片转载于互联 、内容不代表本站观点，如有内容涉及侵权，请您立即联系本站处理，非常感谢！