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    新型纤维材料在体育器材中的应用

    发布时间:2020-03-24 09:17

    发展体育器材过程中新型纤维材料发挥着重要作用,该种材料不同于常规天然纤维,其强度bet体育娱乐、柔韧度、模量等方面得以显著改善,具备重量轻、强度高、易于设计和加工等优势,采用新型纤维增强的复合材料得以在体育器材中广泛应用。
    1、网球球拍中新型材料的使用
    网球运动十分受大众青睐bet体育娱乐,最初使用的是木质球拍,在级别较高的比赛中多以加蓬榄木、木岑木等作为运动员使用球拍的材料,自20世纪60年代混合材料球拍逐渐占据主导地位,随后金属混合框架(铝制或钢制)广泛应用于网球拍在减缓了危险性振动的同时提升了球速,网球拍主要使用金属混合物(包括钦、镁、钢、铝等)制作而成,相比于金属材料碳纤维混合材料的硬度更高bet体育娱乐,在在撞击球的情况下需将较大的力量传输给球,此时极易形成频率较高的振颤,为降低振颤力度需对球拍柄进行完善和优化bet体育娱乐,巢状的聚氨酯泡沫的球拍结构较为完善,球拍柄的构成属于软质内核、多层强化纤维bet体育娱乐;此外,在采用FR纤维减缓振颤时,会导致球拍形成的硬度较大bet体育娱乐,Wilson·ffk是网球拍的典型代表bet体育娱乐,主要由石墨、凯维拉斯、纯氧化铝陶瓷构成(质量分数分别为84%,12%bet体育娱乐,4%)bet体育娱乐,石墨的使用可有效满足网球拍对硬度和强度的要求,在跟球形成撞击的情况下可使球拍头部的扭转得以避免bet体育娱乐,即通过减小球拍头部的偏斜度实现球拍振颤的有效减缓,通过扭转凯维拉斯纤维的使用则实现了球拍强度及使用寿命的增加bet体育娱乐。
    2bet体育娱乐、撑杆跳撑杆中新型材料的使用
    撑杆比赛自20世纪50年代末开始获得了快速的发展,随着高温定型复合材料的实现,制成的玻璃纤维复合杆(玻璃纤维和有机树脂的粘合)被应用于撑杆跳撑杆中,在显著降低撑杆重量的同时使其弹性bet体育娱乐、承载能力、耐用性等性能得以有效提升bet体育娱乐,逐渐成为撑杆跳选手的必备器材。运动员结束助跑向斜穴插人采用了玻璃钢的撑杆时能够将迅速向前的能量转换为杆的形变能量,运动员在撑杆被最大程度压弯后可将杆的形变能量借势向上转换。20世纪60到70年代美国运动员应用这种技术成为这方面佳绩的创造者,欧洲自20世纪80年代开始取得撑杆跳优势,通过将系列性能较高的纤维(如碳纤维)应用到复合材料撑杆上实现了6m好成绩的获取bet体育娱乐。目前各国在体育竞争中均注重科技和新型材料在体育器材及运动训练上的应用bet体育娱乐。
    3、滑雪板中新型材料的使用
    滑雪板作为滑雪运动的关键工具,不仅影响运动员安全还影响到运动成绩,对结构和材料要求较高的滑雪板虽然在形状上一直未有明显的改变,但其制作材料却不断变更和完善bet体育娱乐。20世纪50年代以木材为原料的滑雪板对成本低质量轻但在受潮的情况下极易变形,后改用金属和玻璃纤维。随着科技的不断发展,逐渐开始采用碳纤维和混杂纤维。设计上不断改进的滑雪板目前能够使速度更加稳定、转弯更加便利、易于维护且具有良好的防滑功能bet体育娱乐。应用了新型纤维复合材料的滑雪板已经不受雪地雪质的限制,以夹芯复合材料制成的滑雪板(采用木材bet体育娱乐、PUbet体育娱乐、PVC作为芯材制成)具备性能优异的性能,使滑雪板的弹性得以显著提升,置于芯层上部的碳化纤维则使滑雪板屈伸度得以显著增强,置于芯层上方的玻璃纤维负责连接面板和芯层,并有效增加了滑板的韧度和力度bet体育娱乐。
    4、体育场地中新型材料的使用
    选手比赛舒适感、比赛成绩bet体育娱乐、生物力学特征均会受到体育场地材料不同程度的影响,运动状态下的运动员的身体肌肉会持续收缩和发力,引发的冲击易对运动员形成运动伤害,对竞技体育比赛场地的标准和要求较高bet体育娱乐。目前一种新型橡胶碎片(同米粒般大小)在体育竞技比赛场地中应用较为普遍bet体育娱乐,在缓冲性、柔软性、弹性等方面表现出了极大的优势,使选手受到的冲击力得以显著降低(包括膝关节、躁关节、脚等),实现了安全?;さ墓δ?。具备空气伸缩性及弹力层的底板的消音效果得以有效实现,避免了比赛时地板震动情况的出现bet体育娱乐。在跑道材料方面,相比于传统所用材料而言,目前使用的塑胶跑道以高分子化学合成材料作为铺设材料bet体育娱乐,显著提高了弹性,大大提升了选手的蹬地能力进而有助于脚步的加速,能够抬高选手膝盖位置以增加每一步的步幅。
    5bet体育娱乐、赛艇中新型材料的使用
    赛艇运动对安全性要求较高bet体育娱乐,需兼顾赛艇负重及赛艇在高速运动中的抗冲击性能bet体育娱乐,为满足赛艇的综合性能需求,不断进行设计和改进,采用了混杂纤维复合材料(碳纤维和玻璃纤维),以碳纤维(吉林碳纤维厂生产)和S高强玻璃纤维(南京玻璃纤维研究设计院)为典型代表,经混杂后加工成平纹织物,采用混杂纤维复合材料(CF/GF)制成的赛艇提高了使用性能,但存在艇体重量超标、抗冲击性不足等问题bet体育娱乐bet体育娱乐。引进和应用芳纶纤维后,混杂纤维复合材料赛艇得到进一步优化,有效弥补了之前赛艇的不足。在研制混杂复合材料赛艇方面,将KF混杂于CF中可在节约燃料费用的同时使航速得以提高(20%左右),RAE公司设计制造了采用混杂复合材料作为面板的赛艇(20世纪70年代末),以夹层结构作为主受力构件的赛艇船体在高速度下流线外形的同时提升了减振性能及竞争能力。

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