劉莉，體育總局備戰2022年北京冬奧會“中國冰雪科學家”，北京服裝學院服裝科技研究院院長、教授，博士生導師，天津工業大學顧問教授。香港理工大學、康奈爾大學訪問學者等。主要研究方向為服裝舒適性與功能、高性能服裝研發。近五年來發表論文70余篇，授權發明專利9件，完成項目各類50余項。學術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作為負責人獲批國家重點研發計劃《冬季運動與訓練比賽高性能服裝研發關鍵技術》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“鳳凰計劃”領軍人才等稱號。
《設計》：您的科研團隊研究內容涉及紡織科學與工程、服裝設計與工程、機械工程 （摩擦學）、熱物理學、生物力學、體育科學六個學科，以解決“快、護、暖、美” 四個關鍵技術問題和產品創新，在工作過程中，各個學科之間是如何協作的？
劉莉：現代體育是一個國家綜合國力的體現，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，北京服裝學院作為牽頭單位聯合共10家單位，獲批重點研發計劃項目《冬季運動與訓練與比賽高性能服裝裝備研發關鍵技術》。我作為項目主持人，帶領團隊負責冬奧國家隊訓練與比賽服裝研發，之后又受聘為國家體育總局“中國冰雪科學家”。
最初由10個單位構成，接近200科研人員，因項目延展先后有30個跨學科單位共同參與，科研團隊也超出紡織科學與工程、服裝設計與工程、機械工程 （摩擦學）、熱物理學、生物力學、體育科學六個學科，還有藝術設計學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”四個關鍵技術，實現“戰衣”的個性化和科學化定制，全面協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用的綜合性課題面前，既有科學問題，也有實際的工程問題，更需要用美學來提升國家軟實力。我們多學科一直彼此促進，共同解決一個系統問題。以“減阻壓力連身服”設計為例，我們花了兩年時間才把它“啃”下來。清華大學、武漢體育學院做服裝的減阻機理設計，上海體育學院進行生物力學評價，東華大學做減阻面料設計，廣東德潤紡織有限公司負責織造面料，安踏（中國）有限公司負責進行整體服裝制作，北京服裝學院執行風洞測試與效果反饋，并進行比賽服整體功能設計。
整個研發鏈條形成上下游緊密的合作關系，展開 “基礎研究—技術研發—裝備研制—應用示范”全鏈條設計一體化實施方案，是具有挑戰性的工作！
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，冬季運動的發展狀態可見一斑。中國的冬季運動起步晚，相當一段時間內普及度很低。國內面向冬季運動的裝備研發更是零散、不成體系。
科技部在2018年啟動“科技冬奧”重點研發專項，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”等八個方面統籌設計任務。國家體育總局提出參賽等方面科技需求，推動設立了“比賽服及裝備”項目，以實現“戰衣”的個性化和科學化定制為目標。
從2019年開始，在三年的研發時間中實現冰雪強國幾十年的發展歷程，這有我國現實發展的特點。首先，趕上中國全方位大發展，集中力量辦大事是中國跨越式發展的法寶；其次，兩部委全力推動。科技部科學化頂層設計，體育總局積極配置條件、推動項目成果在國家隊訓練和比賽中落地應用；再次，北京服裝學院高度保障國家任務執行，提供條件保障、監督管理和服務保障。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。另外集結全行業優質企業加工資源共同備戰；最后，團隊成員們秉持高度的責任心，用“和時間賽跑”的精神趕超先進國家研發水平，用國家訓練基地口號“一步也不能停、一步也不能錯、一天也耽誤不起”激勵自己，把這樣的備戰精神投入到研發中。
為了高效開展科研工作，團隊成員經常要吃住在運動基地。研發工作又值疫情期間，執行最嚴格的疫情防控要求。為節約進出風洞實驗室的時間，團隊人員經常連續一周吃住在實驗室，用速食維持這一周的營養供給。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，放棄節假日休息，攻克“快、護、暖、美”四個關鍵技術，實現競速類項目服裝、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品創新，實現“戰衣的個性化和科學化定制，全面協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展，也促成了高性能運動服裝科技的大發展。
《設計》：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項目，比如，Nike SWIFTSkin Suits這個曾經創造輝煌的冬季速度滑冰項目比賽服生產線也停止了研發，此前這款有效實現空氣減阻的Nike比賽服在2002年鹽湖城冬奧會上一經亮相，各國選手就創造了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研發，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測試柔性人臺在二七廠冰雪項目訓練基地進行風洞測試
高亭宇在新疆參加“中國杯”比賽時現場畫面，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采用海外工作室定制或小型專業公司定制，貼贊助公司商標的方式。冬季項目先后有一些國產品牌作為贊助商，如安踏、361°，也有國外傳統運動品牌，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品的形式獲得產品，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，自己來解決關鍵問題，自己掌握核心科技，實現自主定制比賽服。
團隊在研發之初，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展狀況。我們還聘請了加拿大奧委會成員、氣動力學專家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，從此冬季國家隊運動員服裝翻開了嶄新的一頁。項目研發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。經過1000多個日夜的奮戰，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項目
中國速度滑冰隊參加速度滑冰男子集體出發項目
《設計》：在系列“戰袍”的研發過程中，哪一件/哪一個環節給您留下的印象最為深刻？
劉莉：項目整體實現了對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，后需要在短期內做出調整，體育總局冬季運動管理中心直接聯系了我，要在3周內完成6套比賽服的設計和制作工作。研發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，速滑國家集訓隊高亭宇用微信發來了他在新疆參加“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種減阻服裝結構對比篩選，連身比賽服整衣對比，直至選出最適合中國運動員技戰術特點的設計，風洞測試阻力下降超10%，在此基礎上為高亭宇做了七版測試樣衣。一切在規劃之中，一切又在驗證當中，接到高亭宇發來的信息時，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計，加大研發力度，體育總局在2020年建成2大2小體育風洞，對冬季項目每支隊伍進行了運動姿態的科學化評價和矯正。茍仲文局長親自推動參與減阻比賽服的科技研發，提出“站不起來”的服裝原型。研發團隊篤力踐行，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測試柔性人臺在二七廠冰雪項目訓練基地進行風洞測試
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）
《設計》：此次針對冬奧冰雪運動員服裝的技術攻關直接填補了我國冬季運動競技比賽服研發的空白，開創了高性能冬奧比賽服中國自主研發新紀元，這當中創新研發了哪些材料、技術“黑科技”？接下來，您和團隊還將進行哪些后續研發工作？
劉莉：團隊在研發過程中做了很多創新工作。就像廣泛被媒體報道的，新型減阻服裝研發中引入風洞技術作為評價手段。此前風洞主要被應用于航空、航天、汽車制造、建筑等領域，系統化將風洞測試應用于高性能服裝評測在國內尚屬首次。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過程中，參考中國運動員體型特征，根據不同項目的運動姿態、速度特點，通過流體動力學仿真技術構建三維空氣動力模型，在全球范圍內篩選并自主研發減阻面料、設計減阻結構，進行風洞綜合驗證。動態測試柔性人臺，通過3D打印的方式1：1還原運動員形態，目前北京冬奧會的獎牌選手的體型數據大都已經在我們的數據庫中。項目組研發了幾十種速度項目的微結構面料，使用經編織造、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”一經亮相就引起廣泛關注，助力短道項目獲得2金1銀1銅，多個項目也在減阻結構上有突破。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構，根據國家高山滑雪、自由式滑雪大跳臺國家隊隊員的身體數據為其定制在低溫環境下仍具有柔軟度、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（ISU）對面料做出嚴格的規定，簡單講就是“冰刀劃不破”。項目組研發的面料性能已經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（ISU）新規定，達到歐洲標準EN388規定的Level 3。
針對運動員訓練條件艱苦，時常出現凍傷等情況，項目組研發空氣鎖?微納米纖維絮片，具有輕質保暖、蓬松度高、柔軟舒適、可水洗、可干洗等優點，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重要。團隊基于運動員體態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，進行賽服的優化設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用。未來我們將以提升紡織服裝領域創新能力為目標，繼續專注于高性能體育服裝研發：①創立體育裝備科學研發體系，服務國家重大項目需求。研發方向拓展到夏季運動項目，助力“體育強國”發展；②搭建國際一流研究平臺。目前已籌備與相關企業聯合成立實驗室，搭建具有國際先進水平的研發平臺；③建設運動服裝裝備學生培養體系。結合本科教學和研究生培養計劃，為行業儲備專業人才；④完善產業創新鏈條，提升企業核心競爭力。多維度打造自主知識產權產品，提高核心競爭力，實現關鍵裝備“中國造”。
中國高山滑雪隊運動員張洋銘現場比賽圖
《設計》：此次冬奧冰雪運動員服裝的自主研發成果申請了哪些專利？“‘堡壘’綜合保暖系統”等是否有進一步開發為民用的商業價值？
劉莉：研發團隊在“快、護、暖、美”四個關鍵技術方面的專利儲備共有30余項。其中，發明專利有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模型建模方法方面、滑雪內衣針織結構和工藝制備方面、風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用，助力我國運動健兒實現突破。
“‘堡壘’綜合保暖系統”是專門為國家隊運動員在低溫環境下展開訓練的一個具體產品，在2個賽季中應用。它包含材料科技和智能溫控設計兩方面。高效保溫材料為空氣鎖?微納米纖維絮片，具有輕質保暖、蓬松度高、柔軟舒適、可水洗、可干洗等優點，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。智能加熱產品應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、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品超 3000 套（件），全面覆蓋冬季國家運動隊。
把專項研發轉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化，形成可貴的“奧運遺產”。
2022年北京冬奧會雙人滑隋文靜、韓聰短節目比賽服效果圖，設計師：趙雅捷
2022年北京冬奧會雙人滑隋文靜、韓聰短節目比賽服現場比賽圖，設計師：趙雅捷
《設計》：此次承接“科技冬奧”重點專項“冬季運動與訓練比賽高性能服裝研發關鍵技術”項目，為北京服裝學院積累了怎樣的經驗和財富？
劉莉：在北京服裝學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院共建了“國家冬季運動服裝裝備研發中心”，雙方聯合協力推動國家隊服裝裝備研發。2021年末，北服依據學校特色發展，整合研發中心成立了服裝科技研究院，把服裝科技創新提到新層次。
“快、護、暖、美”高性能運動服裝研發成果展先后收到國家體育總局冬季運動管理中心、花樣滑冰集訓隊發送的感謝信以及接收函。這里面體現了祖國的強大、中國體育的崛起和北服的組織力、設計力、科技力，體現了北服科技創新和服務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、金楊短節目比賽服效果圖，設計師：孫雪飛
2022年北京冬奧會雙人滑彭程、金楊短節目比賽服現場比賽圖
回望過去備戰周期，依托國家重點研發項目計劃，北服作為牽頭單位聯合6所高校、4個企業聯合攻關，與各個項目參與單位深入合作，形成科學系統且協同融合冬奧備戰保障模式，突破了一批關鍵科學與技術問題。初步建立跨學科的冬季項目訓練與比賽服裝材料選型、功能設計、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業鏈發展，帶動大眾冰雪產業發展。這些優勢將持續下去，保持北服在運動服裝領域的優勢地位。
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場比賽圖，設計師：趙雅捷
項目執行中，大量研究生的參與，鍛煉了學生和專業管理機構、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。學校積極將研究生培養融入國家科技創新體系，將國家需求、設計研發、產品評價引入實踐項目，引導研究生實踐創新能力培養，探索“科教結合”新模式，助推2023年博士點申報。
展望未來，我們將繼續保持北服的組織力、設計力、科技力，圍繞高水平特色大學建設，堅持國際一流、中國特色、首都特質，契合產業新定位，立足國家戰略和服務北京“四個中心”定位，樹立首都意識，建設特色鮮明、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中心團隊人員合影