复合材料在体育方面的应用

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1、复合材料有助于改善所有类型的体育运动器材性能及轻量化的需要。近年来，复合材料在比赛用自行车、各种球棒、攀登墙材等方面的开发应用取得了新的进展。   1).碳纤维复合材料比赛用自行车研发   IVW是于1990年在德国Kaiserslautem市技术大学校园内成立的一个非赢利性质的复合材料研究院。该院的研究计划及资金来源，由公共基金代理部门支付承担，或者由工业部门直接拨款。开发技术是与其他高校各学科共同合作为基础。研究计划的活动覆盖整个研发的一个周期，即从科研组合到产品性能和应用。   这里介绍的是I

2、VW研究院“工业”计划内容之一，碳纤维复合材料比赛用自行车的研发。这种比赛自行车名称为碳F10。它是由该研究院与位于德国Koblenz市的CanyonBicyclesGmbH共同进行研发的,所制造的自行车架(包括前叉在内，重量恰好为1.26kg)，首次使刚度与质量比超过100(STW系数)。尽管详细的规格尺寸尚未提供，但该研究院提供两个设计范畴，就是提供车架很高的刚度与质量比。首先是车座支柱向下管子外形。近来，碳纤维自行车架倾向于采用圆形或椭圆形两者中任何一种横断面，新近改成气动。由于碳F10在它的

3、车支柱部位向下管子的外形是圆形，并逐渐改变为矩形横断面。IVW研究院之所以坚持这种设计研究，据说可使底部托架的刚度比使用标准圆形横断面管子的刚度增加20％。特别是底部托架是承担高载荷区，原因是在此处连接着脚蹬子。另一个范畴是碳F10车架的唯一形状是前叉喇叭状向下管子。选择这种外形，据说比使用恒定不变直径的圆柱形管，能承受更大的载荷。这样的设计结果，提高了车架的弯曲刚度，并减轻了质量。   最近，一个欧洲主要的自行车杂志刊登了该自行车的一系列对比试验，对碳F10比赛自行车进行评比，采用90点的计分方法

4、，碳F10获75点，它比最新式其他竞争自行车赛车领先l1点。由于碳F10的车架试制成功，Canyon公司宣告，它将与IVW研究院共同开始研发新的比赛自行车架，制造一种山地自行车。   2).一种新原理赛艇   世界赛艇比赛前冠军、挪威的EinarResmussen研发新型的持有潜在刺激原理的水叶赛艇。虽然该赛艇尚没在商业上使用，但在国际赛艇赛船人会上(在德国的Duisburg举行)用“水叶原理船”的原型进行演示过，结果表明它适合于Flyak船的第一个模式。据说，船的轻质和坚固是衡量最明显的关键性能。

5、因此，Flyak船的研究小组采用环氧树脂、碳纤维层压板及DIAB公司的夹层材制造。Einar认为Flyak要比传统的赛艇持有速度快得多和稳定得多的潜力。事实上，他坚信Flyak赛艇的使用性能能够在奥林匹克运动会2000m的8人艇比赛中领先。   3).一体成型的冰球棒   位于瑞士的BuschSA复合材料公司，是当今惟一能生产一体成型复合材料冰球棒的单位。该公司之所以提倡一体成型加工，在棒的耐久性及参赛性能方面，明显优于由两片胶合在一起(叶子和棒)所制造的冰球棒。使用一体加工成型冰球棒用户主张，一体

6、化棒结构均匀、连续，没有叶子和棒之间的物理破裂，可提供较好的平衡感和使用感。   据说，该公司于l992年首次制造复合材料冰球棒，其耐久性较好，可替代木质冰球棒，在此之后，就在体育项目普遍使用。这种棒由于棒和叶子分开，加工较容易，可是该公司坚信，一体化成型加工的整体棒，其结构足恰当的，避免了连接处出现破裂的弱点。这次开发的一体化成型加工的冰球棒，是拥有专利权的产品技术，包括在不同密度的泡沫塑料之上面，采用碳纤维、玻璃纤维及芳纶等的铺层，其后采用RTM方法灌注树脂。这种制造的结果，要比木质冰球棒的耐久

7、性高7倍，而且还能有很好的震动吸收性(因使用泡沫塑料芯材)以及快速能量释放性(因采用碳纤维)。目前，世界上9O％以上的冰球专业比赛，大都使用复合材料冰球棒。   4).救援用复合材料扩展器   TSL救援队和它的伙伴Comitech与Saint—GobainVetrotex公司共同合作研发救援用复合材料扩展器。这种可免费邮寄的高山救援复合材料扩展器，荣获2005年JEC复合材料的创新奖。   该扩展器是采用真空成型法，由两种热塑性复合材料制造的。该项目可追溯到2001年，当时高山警察局(PGHM)、

8、Chamoniarde安全部门及Valdotain阿尔卑斯山救援队，指望采用新开发的这种扩展器代替已经超过服务20a多的旧的扩展器，即采用更现代化的复合材料制的扩展器更新。据说，这种新型扩展器的关键性特征是质量轻、刚性好，使用时被救人员舒适(与20a以上旧的金属制扩展器相比)，将用它替换旧的金属制的扩展器。这种新型扩展器容易搬运和安装卸拆，能在救援现场很快拆装。   对扩展器经过几种性能试验之后，期待新的扩展器在2005年年底由法国和意大利的高山救援队使用。   5)