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    【科普知识】基于体育器材的芳纶及复合材料实

    2021-03-15

      体育锻炼或者竞技的开展需要以强有力的防护设施为基础,特别是抗击性运动,即拳击与击剑等体育运动, 完善的防护设施是其顺利安全进行的重要条件 。传统防护设施制备主要以橡胶与皮革材料为主,但是在时代与科技推动下,传统防护设施由于体积与重量过大,且透气性差等不足备受诟病。尤其是高强度体育竞赛中, 传统防护设施装备舒适性与防护性较差,在很大程度上影响了体育运动员真实水平的有效发挥,甚至还会威胁到运动员的生命安全。而利用芳纶及复合材料生产加工体育锻炼或竞技用防护设施,其透气性与防震性较好。且基于材料高强度与低密度优势,防护设施更能够满足专业水平运动员的体育运动需求。特别是赛车运动与冰雪运动中,芳纶及复合材料加工制成的防护设施等可高效应对在运动过程中发生的强大冲击与撞击,可切实保护运动事故发生时运动员的人身安全。

      以往乒乓球拍一般都是利用木质胶合板进行制作, 其重量过大,反弹性较差 。而利用芳纶及复合材料加工制造的特种纤维底板可有效弥补以往球拍的缺陷,且在击球动作时,基于材料自身强大的刚性,可确保运动员击打出球的反弹力更大,速度也更快。此外,在乒乓球拍生产中应用芳纶及复合材料,可优化球拍阻尼防震性能,保障运动员清晰利落的发球手感体验。

      目前市场上最常见的网球拍多数都是通过碳纤维复合材料制造的,其延展性好,可塑性强,减震性能优异, 且类型也多元化。但是芳纶及复合材料虽延展性相对较差,可密度偏小,减震吸能性能较优,抗冲击性强大, 经济性良好,相比更具优势。

      在体育运动中帆板运动的起步较晚,发展时间比较短,尚不成熟,但是在很多发达国家已经举办了各式各样的世界级比赛。芳纶及复合材料大多应用于帆板船板体,主要基于手动糊或者层压等工艺手段,融合芳纶及复合材料与帆船板体。以此工艺加工制成的帆板船板体可实现轻量化设计,可抵抗海水腐蚀,可长期不变形。此外,芳纶及复合材料还会局部应用在帆板船的拉帆索与角索加工中,制成的帆板器材实用效果良好,已实现了在许多专业帆板竞技中的广泛应用。

      自行车特别是体育运动用高端自行车已由单一交通工具逐步发展成了具备健身与竞技功能的综合型体育器材。高端自行车一般都是大范围使用纤维材料加工制造, 轻质高强。而芳纶及复合材料通常应用于自行车链条加工中,其具备高载荷与高延展性等多项优势,可在很大程度上减少运动员骑行时的力量消耗,提高运动员的最终成绩。

      起初我国所用赛艇都是由国外进口,随后才研发了特种纤维蜂窝结构赛艇,相对于木质赛艇与玻璃钢赛艇, 其刚性与韧性较高,轻质高强,耐冲击、耐蠕变、耐高温、耐腐蚀,使用寿命较长,与国际赛艇联合会规定的体育竞技赛艇标准相符,以此便代替了进口赛艇。但是纤维复合材料制造的赛艇无法达到综合要求,在此基础上便提出了芳纶及复合材料赛艇,其不仅具备纤维蜂窝结构赛艇的优势特征,且力学性能良好,使用效果较好。

      在专业滑雪运动项目中,通常分为下坡滑雪与越野滑雪两种类型。下坡滑雪运动除了需要滑雪板具备质轻、高强特征,还需要其在应对运动中的弯曲与扭转振动具备强有力的控制能力,即滑雪板制成材料的阻尼性能良好。越野滑雪运动也明确要求滑雪板具备质轻、高强特征, 还需要其具备优异的耐磨性与吸振性。而芳纶及复合材料可完全满足滑雪运动用滑雪板的标准化要求,可助于运动员在滑雪竞技或者角度滑行时,以轻松自在、稳定牢固的状态顺利安全完成。而且芳纶及复合材料可长久使用,这便在一定程度上降低了滑雪运动的综合成本。

      芳纶及复合材料在运动绳索中的应用十分普遍,其自身具备高强度、耐磨性、耐腐蚀性等优势特征,利用芳纶及复合材料加工制造的划水绳索、帆船角绳索、登山绳索、速降绳索等拉力大且抗风。目前,国际上许多企业都已开始着手将基于芳纶及复合材料制造的运动绳索应用于体育器材、船舶器材等多个领域。

      总而言之,在科学技术快速进步发展下,芳纶在生产制造中的困境被一一瓦解,其一些不良性能被逐步改善,价格随之降低,从而在多个领域实现了广泛应用。现阶段最关键的是强化芳纶材料的压缩强度,改善其耐紫外线照射性能,提高其与树脂界面之间的黏结性。此外, 基于树脂基体的芳纶纤维复合材料可融合二者的双向优势,不仅能够呈现芳纶优势特征,还能够弥补其缺陷, 所以芳纶复合材料也成为了当前体育器材用材料的重点研究内容。据此,本文通过详细分析芳纶及复合材料的性能,针对其在防护设施、乒乓球拍、网球拍、运动帆板、高端自行车、比赛用艇、滑雪板、运动绳索等领域的应用做了探究。

      (参考文献:王旭东.体育器材中芳纶及复合材料的实践运用研究[J].合成材料老化与应用,2021,50(01):144-146.)

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