復(fù)合材料在體育方面的應(yīng)用

1、復(fù)合材料有助于改善所有類型的體育運(yùn)動(dòng)器材性能及輕量化的需要。近年來(lái)，復(fù)合材料在比賽用自行車、各種球棒、攀登墻材等方面的開發(fā)應(yīng)用取得了新的進(jìn)展。1).碳纖維復(fù)合材料比賽用自行車研發(fā)IVW是于1990年在德國(guó)Kaiserslautem市技術(shù)大學(xué)校園內(nèi)成立的一個(gè)非贏利性質(zhì)的復(fù)合材料研究院。該院的研究計(jì)劃及資金來(lái)源，由公共基金代理部門支付承擔(dān)，或者由工業(yè)部門直接撥款。開發(fā)技術(shù)是與其他高校各學(xué)科共同合作為基礎(chǔ)。研究計(jì)劃的活動(dòng)覆蓋整個(gè)研發(fā)的一個(gè)周期

2、，即從科研組合到產(chǎn)品性能和應(yīng)用。這里介紹的是IVW研究院“工業(yè)”計(jì)劃內(nèi)容之一，碳纖維復(fù)合材料比賽用自行車的研發(fā)。這種比賽自行車名稱為碳F10。它是由該研究院與位于德國(guó)Koblenz市的CanyonBicyclesGmbH共同進(jìn)行研發(fā)的所制造的自行車架(包括前叉在內(nèi)，重量恰好為1.26kg)，首次使剛度與質(zhì)量比超過(guò)100(STW系數(shù))。盡管詳細(xì)的規(guī)格尺寸尚未提供，但該研究院提供兩個(gè)設(shè)計(jì)范疇，就是提供車架很高的剛度與質(zhì)量比。首先是車座支柱向

3、下管子外形。近來(lái)，碳纖維自行車架傾向于采用圓形或橢圓形兩者中任何一種橫斷面，新近改成氣動(dòng)。由于碳F10在它的車支柱部位向下管子的外形是圓形，并逐漸改變?yōu)榫匦螜M斷面。IVW研究院之所以堅(jiān)持這種設(shè)計(jì)研究，據(jù)說(shuō)可使底部托架的剛度比使用標(biāo)準(zhǔn)圓形橫斷面管子的剛度增加20％。特別是底部托架是承擔(dān)高載荷區(qū)，原因是在此處連接著腳蹬子。另一個(gè)范疇是碳F10車架的唯一形狀是前叉喇叭狀向下管子。選擇這種外形，據(jù)說(shuō)比使用恒定不變直徑的圓柱形管，能承受更大的載荷

4、。這樣的設(shè)計(jì)結(jié)果，提高了車架的彎曲剛度，并減輕了質(zhì)量。最近，一個(gè)歐洲主要的自行車雜志刊登了該自行車的一系列對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)碳F10比賽自行車進(jìn)行評(píng)比，采用90點(diǎn)的計(jì)分方法，碳F10獲75點(diǎn)，它比最新式其他競(jìng)爭(zhēng)自行車賽車領(lǐng)先l1點(diǎn)。由于碳F10的車架試制成功，Canyon公司宣告，它將與IVW研究院共同開始研發(fā)新的比賽自行車架，制造一種山地自行車。2).一種新原理賽艇世界賽艇比賽前冠軍、挪威的EinarResmussen研發(fā)新型的持有潛在刺激

5、原理的水葉賽艇。雖然該賽艇尚沒(méi)在商業(yè)上使用，但在國(guó)際賽艇賽船人會(huì)上(在德國(guó)的Duisburg舉行)用“水葉原理船”的原型進(jìn)行演示過(guò)，結(jié)果表明它適合于Flyak船的第一個(gè)模式。據(jù)說(shuō)，船的輕質(zhì)和堅(jiān)固是衡量最明顯的關(guān)鍵性能。因此，F(xiàn)lyak船的研究小組采用環(huán)氧樹脂、碳纖維層壓板及DIAB公司的夾層材制造。Einar認(rèn)為Flyak要比傳統(tǒng)的賽艇持有速度快得多和穩(wěn)定得多的潛力。事實(shí)上，他堅(jiān)信Flyak賽艇的使用性能能夠在奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)2000m的

6、8人艇比賽中領(lǐng)先。3).一體成型的冰球棒位于瑞士的BuschSA復(fù)合材料公司，是當(dāng)今惟一能生產(chǎn)一體成型復(fù)合材料冰球棒的單位。該公司之所以提倡一體成型加工，在棒的耐久性及參賽性能方面，明顯優(yōu)于由兩片膠合在一起(葉子和棒)所制造的冰球棒。使用一體加工成型冰球棒用戶主張，一體化棒結(jié)構(gòu)均勻、連續(xù)，沒(méi)有葉子和棒之間的物理破裂，可提供較好的平衡感和使用感。據(jù)說(shuō)，該公司于l992年首次制造復(fù)合材料冰球棒，其耐久性較好，可替代木質(zhì)冰球棒，在此之后，就在

7、體育項(xiàng)目普遍使用。這種棒由于棒和葉子分開，加工較容易，可是該公司堅(jiān)信，一體化成型加工的整體棒，其結(jié)構(gòu)足恰當(dāng)?shù)?，避免了連接處出現(xiàn)破裂的弱點(diǎn)。這次開發(fā)的一體化成型加工的冰球棒，是擁有專利權(quán)的產(chǎn)品技術(shù)，包括在不同密度的泡沫塑料之上面，采用碳纖維、玻璃纖維及芳綸等的鋪層，其后采用RTM方法灌注樹脂。這種制造的結(jié)果，要比木質(zhì)冰球棒的耐久性高7倍，而且還能有很好的震動(dòng)吸收性(因使用泡沫塑料芯材)以及快速能量釋放性(因采用碳纖維)。目前，世界上9O％

8、以上的冰球?qū)I(yè)比賽，大都使用復(fù)合材料冰球棒。4).救援用復(fù)合材料擴(kuò)展器纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在體育器材上的應(yīng)用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在體育器材上的應(yīng)用字體大小：大中小gqgmzhanggqgmzhang發(fā)表于08082112:17閱讀(1146)評(píng)論(0)分類：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，越來(lái)越多的現(xiàn)代人走進(jìn)各類運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所放松身心，而現(xiàn)代競(jìng)技體育的發(fā)展在要求體育專家講求科學(xué)訓(xùn)練的同時(shí)，還要重視對(duì)體育器材的改進(jìn)與研制。由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具

9、有重量輕、強(qiáng)度高、可設(shè)計(jì)自由度大、易加工成型等特點(diǎn)，在體育器材方面獲得了廣泛的應(yīng)用。2纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用到體育器材中的優(yōu)勢(shì)眾所周知，在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料未問(wèn)世之前，用作體育器材的材料主要是木材、鋼材、不銹鋼、鋁合金等。與這些材料相比，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在以下方面具有明顯優(yōu)勢(shì)：21質(zhì)輕多數(shù)體育器材是靠人力來(lái)使其運(yùn)動(dòng)，因此要求器材越輕越好，如網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、自行車、滑雪板等。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在此方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。例如由碳纖維增強(qiáng)材料

10、制成的高爾夫球桿，采用碳纖維布卷帶成型法，其力學(xué)性能較金屬桿提高了許多，而重量卻比金屬桿輕3O%～5O%。22力學(xué)性能好體育器材要有良好的可用性能必須具有優(yōu)良的力學(xué)性能。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有突出的比強(qiáng)度、比模量和比彈性模量，更適合于用作體育器材。復(fù)合材料具有良好的阻尼減震性能也是其適合作為體育器材原料的原因之一。23可設(shè)計(jì)性強(qiáng)復(fù)合材料成型技術(shù)的發(fā)展使得其設(shè)計(jì)自由度較傳統(tǒng)材料大大增強(qiáng)，各種產(chǎn)品總能找到相應(yīng)的成型方法，因而，可根據(jù)選手本身的

11、不同情況分別加以設(shè)計(jì)，而且維修方便，費(fèi)用較低。24其他方面在體育器材的開發(fā)過(guò)程中，環(huán)保及性價(jià)比也是必須考慮的問(wèn)題。復(fù)合材料在使用過(guò)程中不會(huì)散發(fā)有害氣體，而熱塑性復(fù)合材料一般可以回收使用，同時(shí)，生產(chǎn)復(fù)合材料的原材料價(jià)格一般比較低，加工成本低廉，利于產(chǎn)品的普及和推廣。3增強(qiáng)用纖維材料及織物結(jié)構(gòu)增強(qiáng)用纖維材料主要包括普通玻璃纖維、碳纖維、合成纖維等。這些纖維材料可以加工成紗、布、帶、氈、短切原絲等形態(tài)使用。31無(wú)機(jī)纖維311玻璃纖維玻璃纖維具