劉莉，體育總局備戰(zhàn)2022年北京冬奧會“中國冰雪科學(xué)家”，北京服裝學(xué)院服裝科技研究院院長、教授，博士生導(dǎo)師，天津工業(yè)大學(xué)顧問教授。香港理工大學(xué)、康奈爾大學(xué)訪問學(xué)者等。主要研究方向為服裝舒適性與功能、高性能服裝研發(fā)。近五年來發(fā)表論文70余篇，授權(quán)發(fā)明專利9件，完成項目各類50余項。學(xué)術(shù)兼職全國紡織品標準化委員會智能紡織品工作組（SAC/TA209/WG1）副組長等。

2019作為負責(zé)人獲批國家重點研發(fā)計劃《冬季運動與訓(xùn)練比賽高性能服裝研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)》項目。2021年獲2017-2022全國體育先進個人、“紡織之光”2021年度教師、2021年“首都最美巾幗奮斗者”、2021年朝陽區(qū)“鳳凰計劃”領(lǐng)軍人才等稱號。

《設(shè)計》：您的科研團隊研究內(nèi)容涉及紡織科學(xué)與工程、服裝設(shè)計與工程、機械工程 （摩擦學(xué)）、熱物理學(xué)、生物力學(xué)、體育科學(xué)六個學(xué)科，以解決“快、護、暖、美” 四個關(guān)鍵技術(shù)問題和產(chǎn)品創(chuàng)新，在工作過程中，各個學(xué)科之間是如何協(xié)作的？

劉莉：現(xiàn)代體育是一個國家綜合國力的體現(xiàn)，絕不僅僅是靠運動員的體能和競技能力，中國國家隊在這個冬奧周期實現(xiàn)了很多跨越，其中比賽服裝裝備就是其中的一個亮點。

2019年，北京服裝學(xué)院作為牽頭單位聯(lián)合共10家單位，獲批重點研發(fā)計劃項目《冬季運動與訓(xùn)練與比賽高性能服裝裝備研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)》。我作為項目主持人，帶領(lǐng)團隊負責(zé)冬奧國家隊訓(xùn)練與比賽服裝研發(fā)，之后又受聘為國家體育總局“中國冰雪科學(xué)家”。

最初由10個單位構(gòu)成，接近200科研人員，因項目延展先后有30個跨學(xué)科單位共同參與，科研團隊也超出紡織科學(xué)與工程、服裝設(shè)計與工程、機械工程 （摩擦學(xué)）、熱物理學(xué)、生物力學(xué)、體育科學(xué)六個學(xué)科，還有藝術(shù)設(shè)計學(xué)的專家也在后期加入。我們很有幸為 9支國家代表隊的比賽服做了科技助力，攻克了“快、護、暖、美”四個關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)“戰(zhàn)衣”的個性化和科學(xué)化定制，全面協(xié)助提升我國冬季項目國家隊參賽水平。

在這樣一個面向冬奧賽場實際應(yīng)用的綜合性課題面前，既有科學(xué)問題，也有實際的工程問題，更需要用美學(xué)來提升國家軟實力。我們多學(xué)科一直彼此促進，共同解決一個系統(tǒng)問題。以“減阻壓力連身服”設(shè)計為例，我們花了兩年時間才把它“啃”下來。清華大學(xué)、武漢體育學(xué)院做服裝的減阻機理設(shè)計，上海體育學(xué)院進行生物力學(xué)評價，東華大學(xué)做減阻面料設(shè)計，廣東德潤紡織有限公司負責(zé)織造面料，安踏（中國）有限公司負責(zé)進行整體服裝制作，北京服裝學(xué)院執(zhí)行風(fēng)洞測試與效果反饋，并進行比賽服整體功能設(shè)計。

整個研發(fā)鏈條形成上下游緊密的合作關(guān)系，展開 “基礎(chǔ)研究—技術(shù)研發(fā)—裝備研制—應(yīng)用示范”全鏈條設(shè)計一體化實施方案，是具有挑戰(zhàn)性的工作！

2021年1月，首都體育館“快、護、暖、美”高性能運動服裝成果展

《設(shè)計》：您的團隊是如何做到三年時間完成外國團隊長久才達成的研發(fā)水平？

劉莉：冬季運動強國大多分布在歐洲、北美，本屆北京冬奧會前五強為挪威、德國、中國、美國、瑞典，冬季運動的發(fā)展狀態(tài)可見一斑。中國的冬季運動起步晚，相當一段時間內(nèi)普及度很低。國內(nèi)面向冬季運動的裝備研發(fā)更是零散、不成體系。

科技部在2018年啟動“科技冬奧”重點研發(fā)專項，針對辦賽、參賽、觀賽等冬奧會重大科技需求，圍繞“零排供能、5G共享、智慧觀賽、運動科技”等八個方面統(tǒng)籌設(shè)計任務(wù)。國家體育總局提出參賽等方面科技需求，推動設(shè)立了“比賽服及裝備”項目，以實現(xiàn)“戰(zhàn)衣”的個性化和科學(xué)化定制為目標。

從2019年開始，在三年的研發(fā)時間中實現(xiàn)冰雪強國幾十年的發(fā)展歷程，這有我國現(xiàn)實發(fā)展的特點。首先，趕上中國全方位大發(fā)展，集中力量辦大事是中國跨越式發(fā)展的法寶；其次，兩部委全力推動。科技部科學(xué)化頂層設(shè)計，體育總局積極配置條件、推動項目成果在國家隊訓(xùn)練和比賽中落地應(yīng)用；再次，北京服裝學(xué)院高度保障國家任務(wù)執(zhí)行，提供條件保障、監(jiān)督管理和服務(wù)保障。項目組10個單位匯集2個國家重點實驗室、7個省部級重點實驗室與基地、2個國家體育總局重點實驗室。另外集結(jié)全行業(yè)優(yōu)質(zhì)企業(yè)加工資源共同備戰(zhàn)；最后，團隊成員們秉持高度的責(zé)任心，用“和時間賽跑”的精神趕超先進國家研發(fā)水平，用國家訓(xùn)練基地口號“一步也不能停、一步也不能錯、一天也耽誤不起”激勵自己，把這樣的備戰(zhàn)精神投入到研發(fā)中。

為了高效開展科研工作，團隊成員經(jīng)常要吃住在運動基地。研發(fā)工作又值疫情期間，執(zhí)行最嚴格的疫情防控要求。為節(jié)約進出風(fēng)洞實驗室的時間，團隊人員經(jīng)常連續(xù)一周吃住在實驗室，用速食維持這一周的營養(yǎng)供給。在2022年1月，我們最終驗證了國家速滑隊減阻“龍服”，非常放心地交付給國家隊。為了保證每個運動員比賽服的合體性，去年初我們走遍全國10個國家運動基地，完成全部22支運動隊400余名運動員的3D體型測量。

超過一千天的努力，放棄節(jié)假日休息，攻克“快、護、暖、美”四個關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)競速類項目服裝、防護材料及裝備、耐低溫保障材料與服裝、技巧類項目服裝四類產(chǎn)品創(chuàng)新，實現(xiàn)“戰(zhàn)衣的個性化和科學(xué)化定制，全面協(xié)助提升我國冬季項目國家隊參賽水平。這屆無與倫比的冰雪盛會，形成了中國冰雪運動的跨越式發(fā)展，也促成了高性能運動服裝科技的大發(fā)展。

《設(shè)計》：在以往的冬季運動比賽中，中國運動員的運動服裝裝備都是怎么解決的？我們的研發(fā)工作是否有樣本可以參照借鑒？

劉莉：在相當長的時間里，中國運動員的服裝裝備是由國外贊助品牌提供，其中比較有名的品牌是耐克（NIKE），這個品牌目前依然我國單板滑雪U型場地的贊助商。在2012年，耐克（NIKE）公司停掉了一些獨具特色的服裝研發(fā)項目，比如，Nike SWIFTSkin Suits這個曾經(jīng)創(chuàng)造輝煌的冬季速度滑冰項目比賽服生產(chǎn)線也停止了研發(fā)，此前這款有效實現(xiàn)空氣減阻的Nike比賽服在2002年鹽湖城冬奧會上一經(jīng)亮相，各國選手就創(chuàng)造了8項世界紀錄，共獲16塊獎牌。此后，很多國家和品牌踴躍展開后續(xù)研發(fā)，但整體沒有掀起新的革新型進展。

中國速度滑冰隊運動員高亭宇動態(tài)測試柔性人臺在二七廠冰雪項目訓(xùn)練基地進行風(fēng)洞測試

高亭宇在新疆參加“中國杯”比賽時現(xiàn)場畫面，穿著團隊所做的第七版樣衣

近兩個奧運周期，中國運動員服裝裝備大多數(shù)采用海外工作室定制或小型專業(yè)公司定制，貼贊助公司商標的方式。冬季項目先后有一些國產(chǎn)品牌作為贊助商，如安踏、361°，也有國外傳統(tǒng)運動品牌，如耐克（Nike）、魯特（Icepeak）、哈迪(Halti)作為運動隊贊助商。但由于一些冬季項目的特殊性，品牌商通過購買成熟產(chǎn)品的形式獲得產(chǎn)品，這類比賽裝備往往缺乏尖端科技，直白地說，就是外國品牌不會把最優(yōu)秀的科研成果輸出給我們，他們會留給自己國家的隊伍。在這樣的背景下，我國必須要擺脫依靠進口，自己來解決關(guān)鍵問題，自己掌握核心科技，實現(xiàn)自主定制比賽服。

團隊在研發(fā)之初，首先通過文獻、實物、運動隊走訪等方法，獲取可得的有效信息，也通過各支隊伍打世錦賽等國際大賽獲得國外選手比賽服的發(fā)展狀況。我們還聘請了加拿大奧委會成員、氣動力學(xué)專家Len Brownlie做項目專家，他帶來了Nike SWIFTSkin Suits連身服作為對比樣。從國外購買到自主研發(fā)，從此冬季國家隊運動員服裝翻開了嶄新的一頁。項目研發(fā)的進度和時效性都很緊張，奧運賽場將成為最終檢驗的場合，對團隊既是壓力也是巨大的推動力。經(jīng)過1000多個日夜的奮戰(zhàn)，我們最終做到了。

中國速度滑冰隊參加速度滑冰女子集體出發(fā)項目

中國速度滑冰隊參加速度滑冰男子集體出發(fā)項目

《設(shè)計》：在系列“戰(zhàn)袍”的研發(fā)過程中，哪一件/哪一個環(huán)節(jié)給您留下的印象最為深刻？

劉莉：項目整體實現(xiàn)了對9支冬季國家隊的助力，一般我們會說每一個專項研發(fā)都很重要。但在長達三年多的過程中，有兩個時刻給我個人留下了很深刻的印象，對團隊順利開展下一步工作也形成激勵。

開始接觸國家隊是在2018-2019年賽季。2019年3月花滑世錦賽開賽在即，雙人滑選手隋文靜、韓聰先在加拿大做了比賽服裝，后需要在短期內(nèi)做出調(diào)整，體育總局冬季運動管理中心直接聯(lián)系了我，要在3周內(nèi)完成6套比賽服的設(shè)計和制作工作。研發(fā)工作得到了趙宏博主教練、申雪主席、運動員組合、編舞教練的大力支持。很幸運的是，這兩位選手在世錦賽中奪得了金牌。當好消息從前線傳來，我們整個辦公室的老師都起立歡呼。成績屬于運動員，但對參與項目的設(shè)計師、工藝師來講是個巨大的激勵！團隊第一次切實地感受到：我們的工作能夠直接助力運動員。這個良好的契機成為我們科技助力故事的開端。

另一件記憶深刻的事情是在2021年9月26號，速滑國家集訓(xùn)隊高亭宇用微信發(fā)來了他在新疆參加“中國杯”比賽時的畫面。當天他穿著團隊做的第七版樣衣，取得33秒83的個人最好成績，創(chuàng)造了本賽季世界最好成績，也是世界500米項目第三好成績。在做最“快”的減阻連身服時，經(jīng)過2年的時間跨越從模型到成衣，先后五次向茍仲文局長匯報進展。集合了五個學(xué)科的知識要點，并且把目標首先放在速度滑冰這個項目上。在風(fēng)洞里進行了超500小時的測試，從模型入手，到減阻面料制造，56種減阻服裝結(jié)構(gòu)對比篩選，連身比賽服整衣對比，直至選出最適合中國運動員技戰(zhàn)術(shù)特點的設(shè)計，風(fēng)洞測試阻力下降超10%，在此基礎(chǔ)上為高亭宇做了七版測試樣衣。一切在規(guī)劃之中，一切又在驗證當中，接到高亭宇發(fā)來的信息時，整個團隊感受到巨大的激勵！ 

我們深知“0.01秒就會決定一塊獎牌的歸屬”！服裝科研的背后有強大的國家實力，科技部、體育總局著眼頂層設(shè)計，加大研發(fā)力度，體育總局在2020年建成2大2小體育風(fēng)洞，對冬季項目每支隊伍進行了運動姿態(tài)的科學(xué)化評價和矯正。茍仲文局長親自推動參與減阻比賽服的科技研發(fā)，提出“站不起來”的服裝原型。研發(fā)團隊篤力踐行，終于在“中國杯”上得到驗證。

在北京冬奧會賽時16天，每一個項目取得佳績的時候，都是團隊的難忘幸福時刻，在我們助力的9個項目上共收獲了6塊金牌，實際上每天都充斥著幸福感。尤其，當短道速滑首金以0.016秒優(yōu)勢勝出，全社會掀起對冬季項目特點的大討論，也是我們的難忘時刻！

短道速滑“減阻壓力連身服”在安踏（中國）有限公司進行服裝制作過程

中國短道速滑隊運動員任子威動態(tài)測試柔性人臺在二七廠冰雪項目訓(xùn)練基地進行風(fēng)洞測試

中國短道速滑隊獲得2022年北京冬奧會短道速滑混合團隊金牌（首金）

《設(shè)計》：此次針對冬奧冰雪運動員服裝的技術(shù)攻關(guān)直接填補了我國冬季運動競技比賽服研發(fā)的空白，開創(chuàng)了高性能冬奧比賽服中國自主研發(fā)新紀元，這當中創(chuàng)新研發(fā)了哪些材料、技術(shù)“黑科技”？接下來，您和團隊還將進行哪些后續(xù)研發(fā)工作？

劉莉：團隊在研發(fā)過程中做了很多創(chuàng)新工作。就像廣泛被媒體報道的，新型減阻服裝研發(fā)中引入風(fēng)洞技術(shù)作為評價手段。此前風(fēng)洞主要被應(yīng)用于航空、航天、汽車制造、建筑等領(lǐng)域，系統(tǒng)化將風(fēng)洞測試應(yīng)用于高性能服裝評測在國內(nèi)尚屬首次。在速滑滑冰、短道速滑、鋼架雪車、高山滑雪四個速度類項目上都實現(xiàn)了有效助力，其中三個項目上阻力下降超10%。

在減阻型連身服的生產(chǎn)過程中，參考中國運動員體型特征，根據(jù)不同項目的運動姿態(tài)、速度特點，通過流體動力學(xué)仿真技術(shù)構(gòu)建三維空氣動力模型，在全球范圍內(nèi)篩選并自主研發(fā)減阻面料、設(shè)計減阻結(jié)構(gòu)，進行風(fēng)洞綜合驗證。動態(tài)測試柔性人臺，通過3D打印的方式1：1還原運動員形態(tài)，目前北京冬奧會的獎牌選手的體型數(shù)據(jù)大都已經(jīng)在我們的數(shù)據(jù)庫中。項目組研發(fā)了幾十種速度項目的微結(jié)構(gòu)面料，使用經(jīng)編織造、膠印、金屬模板壓印、激光微刻等方式，在本屆冬奧會上使用。其中首日短道速滑“龍服”一經(jīng)亮相就引起廣泛關(guān)注，助力短道項目獲得2金1銀1銅，多個項目也在減阻結(jié)構(gòu)上有突破。賽時我一直作為保障人員，為鋼架雪車比賽服帽型和號碼背心做減阻調(diào)整，親歷鋼架隊從“0”到獲得獎牌的歷史跨越。

中國跳臺滑雪隊運動員趙嘉文現(xiàn)場比賽圖

比賽服須兼顧減阻和防護作用，尤其是重點部位保護。項目組采用耐低溫材料以及新型柱狀陣列式抗沖擊結(jié)構(gòu)，根據(jù)國家高山滑雪、自由式滑雪大跳臺國家隊隊員的身體數(shù)據(jù)為其定制在低溫環(huán)境下仍具有柔軟度、能有效分解外力的防護裝備。短道項目的危險性很高，被冰刀劃傷就是大傷。國際滑聯(lián)（ISU）對面料做出嚴格的規(guī)定，簡單講就是“冰刀劃不破”。項目組研發(fā)的面料性能已經(jīng)完全超過了海外制作，并且符合將于2022年7月啟用的國際滑聯(lián)（ISU）新規(guī)定，達到歐洲標準EN388規(guī)定的Level 3。

針對運動員訓(xùn)練條件艱苦，時常出現(xiàn)凍傷等情況，項目組研發(fā)空氣鎖?微納米纖維絮片，具有輕質(zhì)保暖、蓬松度高、柔軟舒適、可水洗、可干洗等優(yōu)點，且洗滌后回彈性好、保暖率保持性好。總體性能指標已超越國際先進水平，產(chǎn)品保暖性是國外標桿品牌的2倍，重量僅為羽絨的十分之一。

自由式滑雪空中技巧項目裁判的評分對于賽成績至關(guān)重要。團隊基于運動員體態(tài)與核心動作進行三維建模模擬，探索賽服色彩、紋樣等對于裁判評分的影響，進行賽服的優(yōu)化設(shè)計和雪板頭盔的整體搭配。

中國鋼架雪車隊運動員閆文港在2022年北京冬奧會比賽獲得銅牌

以上這些成果都是在本屆奧運周期的實際應(yīng)用。未來我們將以提升紡織服裝領(lǐng)域創(chuàng)新能力為目標，繼續(xù)專注于高性能體育服裝研發(fā)：①創(chuàng)立體育裝備科學(xué)研發(fā)體系，服務(wù)國家重大項目需求。研發(fā)方向拓展到夏季運動項目，助力“體育強國”發(fā)展；②搭建國際一流研究平臺。目前已籌備與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合成立實驗室，搭建具有國際先進水平的研發(fā)平臺；③建設(shè)運動服裝裝備學(xué)生培養(yǎng)體系。結(jié)合本科教學(xué)和研究生培養(yǎng)計劃，為行業(yè)儲備專業(yè)人才；④完善產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈條，提升企業(yè)核心競爭力。多維度打造自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，提高核心競爭力，實現(xiàn)關(guān)鍵裝備“中國造”。

中國高山滑雪隊運動員張洋銘現(xiàn)場比賽圖

《設(shè)計》：此次冬奧冰雪運動員服裝的自主研發(fā)成果申請了哪些專利？“‘堡壘’綜合保暖系統(tǒng)”等是否有進一步開發(fā)為民用的商業(yè)價值？

劉莉：研發(fā)團隊在“快、護、暖、美”四個關(guān)鍵技術(shù)方面的專利儲備共有30余項。其中，發(fā)明專利有24項，包含比賽服立體板型生成算法及獲得方法方面、服裝壓力測試與人體生物力學(xué)模型建模方法方面、滑雪內(nèi)衣針織結(jié)構(gòu)和工藝制備方面、風(fēng)洞測試用服裝裝備人臺方面、保暖材料及工藝制備方面等多個方面的專利。多項專利成果在2022冬奧會賽場上得到應(yīng)用，助力我國運動健兒實現(xiàn)突破。

“‘堡壘’綜合保暖系統(tǒng)”是專門為國家隊運動員在低溫環(huán)境下展開訓(xùn)練的一個具體產(chǎn)品，在2個賽季中應(yīng)用。它包含材料科技和智能溫控設(shè)計兩方面。高效保溫材料為空氣鎖?微納米纖維絮片，具有輕質(zhì)保暖、蓬松度高、柔軟舒適、可水洗、可干洗等優(yōu)點，且洗滌后回彈性好、保暖率保持性好，總體性能指標已超越國際先進水平。智能加熱產(chǎn)品應(yīng)用柔性加熱織物與溫濕度傳感器一體化集成及智能精準控溫。大項目組已先后向各運動隊提供“堡壘”綜合保暖系統(tǒng)、加熱夾克、快拆加熱雪褲、加熱手套等多種形式的智能加熱產(chǎn)品超 3000 套（件），全面覆蓋冬季國家運動隊。

把專項研發(fā)轉(zhuǎn)入民用是我們相當重視的下一步工作，目前在與品牌探討轉(zhuǎn)化，形成可貴的“奧運遺產(chǎn)”。

2022年北京冬奧會雙人滑隋文靜、韓聰短節(jié)目比賽服效果圖，設(shè)計師：趙雅捷

2022年北京冬奧會雙人滑隋文靜、韓聰短節(jié)目比賽服現(xiàn)場比賽圖，設(shè)計師：趙雅捷

《設(shè)計》：此次承接“科技冬奧”重點專項“冬季運動與訓(xùn)練比賽高性能服裝研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”項目，為北京服裝學(xué)院積累了怎樣的經(jīng)驗和財富？

劉莉：在北京服裝學(xué)院牽頭項目之后不久的2019年12月，國家體育總局冬季運動管理中心與北京服裝學(xué)院共建了“國家冬季運動服裝裝備研發(fā)中心”，雙方聯(lián)合協(xié)力推動國家隊服裝裝備研發(fā)。2021年末，北服依據(jù)學(xué)校特色發(fā)展，整合研發(fā)中心成立了服裝科技研究院，把服裝科技創(chuàng)新提到新層次。

“快、護、暖、美”高性能運動服裝研發(fā)成果展先后收到國家體育總局冬季運動管理中心、花樣滑冰集訓(xùn)隊發(fā)送的感謝信以及接收函。這里面體現(xiàn)了祖國的強大、中國體育的崛起和北服的組織力、設(shè)計力、科技力，體現(xiàn)了北服科技創(chuàng)新和服務(wù)國家重大需求的能力顯著提升。

2022年北京冬奧會雙人滑彭程、金楊短節(jié)目比賽服效果圖，設(shè)計師：孫雪飛

2022年北京冬奧會雙人滑彭程、金楊短節(jié)目比賽服現(xiàn)場比賽圖

回望過去備戰(zhàn)周期，依托國家重點研發(fā)項目計劃，北服作為牽頭單位聯(lián)合6所高校、4個企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，與各個項目參與單位深入合作，形成科學(xué)系統(tǒng)且協(xié)同融合冬奧備戰(zhàn)保障模式，突破了一批關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題。初步建立跨學(xué)科的冬季項目訓(xùn)練與比賽服裝材料選型、功能設(shè)計、樣衣制作、工效分析于一體的科教融合平臺，推動冬季運動服裝產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，帶動大眾冰雪產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這些優(yōu)勢將持續(xù)下去，保持北服在運動服裝領(lǐng)域的優(yōu)勢地位。

2022年北京冬奧會冰舞王詩玥、柳鑫宇韻律舞比賽服效果圖，設(shè)計師：趙雅捷

2022年北京冬奧會冰舞王詩玥、柳鑫宇韻律舞比賽服現(xiàn)場比賽圖，設(shè)計師：趙雅捷

項目執(zhí)行中，大量研究生的參與，鍛煉了學(xué)生和專業(yè)管理機構(gòu)、高水平運動隊的對接溝通能力、需求挖掘能力和團隊合作能力。學(xué)校積極將研究生培養(yǎng)融入國家科技創(chuàng)新體系，將國家需求、設(shè)計研發(fā)、產(chǎn)品評價引入實踐項目，引導(dǎo)研究生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，探索“科教結(jié)合”新模式，助推2023年博士點申報。

展望未來，我們將繼續(xù)保持北服的組織力、設(shè)計力、科技力，圍繞高水平特色大學(xué)建設(shè)，堅持國際一流、中國特色、首都特質(zhì)，契合產(chǎn)業(yè)新定位，立足國家戰(zhàn)略和服務(wù)北京“四個中心”定位，樹立首都意識，建設(shè)特色鮮明、國際一流時尚高校。

 劉莉教授與國家冬季運動服裝裝備研發(fā)中心團隊人員合影