隨著生活水平的提升，人們對體育運動的重視度逐漸增加，希望在休閑娛樂過程中獲得健康體魄，因此，對體育運動器材的生產制作材料提出了較高要求。芳綸復合材料是一種高科技材料，最初應用于航空...

隨著生活水平的提升，人們對體育運動的重視度逐漸增加，希望在休閑娛樂過程中獲得健康體魄，因此，對體育運動器材的生產制作材料提出了較高要求。芳綸復合材料是一種高科技材料，最初應用于航空航天領域，之后芳綸復合材料憑借顯著的性能優(yōu)勢在體育領域獲得廣泛應用。芳綸可與橡膠、樹脂等材料結合形成芳綸增強復合材料。芳綸復合材料有著密度小、力學性能好、易成型且可設計性強等顯著優(yōu)勢，很適合體育領域運動器材和防護用具的設計與生產。

芳綸復合材料概述

芳綸

芳綸是由芳香族聚酰胺樹脂紡成的纖維，分子式的主體是芳香環(huán)或者其衍生物，超過85%的酰胺鍵與芳香環(huán)上的碳原子連接形成聚酰胺纖維，是一種新型的高分子材料。它具有較高強度和模量，可耐高溫、絕緣以及阻燃等，具有優(yōu)異的防護性能，因此芳綸可被應用于防護用具的生產與制作中，在航空航天、體育、軍事等領域的應用中亦有著突出表現(xiàn)。芳綸和玻璃纖維一樣，在產品形態(tài)和規(guī)格上品種多樣。另外，為提升材料的綜合力學性能，芳綸常與樹脂類材料復合使用，例如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂等。

芳綸復合材料

常見的芳綸復合材料是以環(huán)氧樹脂作為基體材料，芳綸作為增強纖維，因此芳綸復合材料同時具有芳綸和環(huán)氧樹脂的各自優(yōu)勢，又在強度、剛性以及抗老化等性能方面有著明顯提高。碳纖維增強復合材料是目前體育設施與器材領域大量使用的纖維復合材料，而芳綸復合材料在抗疲勞性能和抗沖擊性能方面比碳纖維增強復合材料有著更大的優(yōu)勢，因此，芳綸復合材料是很多需要承擔沖擊載荷和動載荷的體育運動器材制備過程中的理想生產材料。

芳綸復合材料的成型工藝與其他纖維復合材料類似，有手糊法、纏繞法、真空袋法、預浸漬法以及注射法等，可根據(jù)體育運動器材的運動特性或者使用需求選擇合適的生產工藝。芳綸材料在結構上和功能上與其他材料的復合生產，增強了纖維復合材料的綜合使用性能，且生產工藝種類較全，因此芳綸復合材料的可設計性非常強。通過調整與之復合的纖維種類或者基體材料就可獲得不一樣性能的復合材料，容易滿足一些體育器材的特殊使用性能需求，這是一些金屬材料或者木質材料在體育器材的設計生產上無法比擬的優(yōu)勢。

芳綸復合材料應用于體育器材的性能優(yōu)勢

密度小

一般來說，同一種體育運動器材，質量輕的比質量重的更容易提升運動水平。一些體育器材的生產上選擇質量較輕的木質材料，雖滿足了質量，但木材的力學性能較差，使用壽命不久。之后采用成型簡單、力學性能較強的金屬材料，但又存在密度大、質量重的缺陷。隨著纖維材料的研發(fā)，芳綸及其復合材料逐漸被廣泛應用于體育器材的生產制作中。芳綸的密度遠低于鋁合金的密度，碳纖維材料的密度在1.76~1.80g/cm3，芳綸材料的密度還要略低于碳纖維材料。因此，在同類型體育器材的生產制作上，密度很小的芳綸復合材料具有顯著優(yōu)勢。

力學性能好

為確保運動員在使用體育器材進行訓練或者競賽時的安全性，生產材料需要具有較高的比強度和比模量。纖維復合材料較為符合選材要求，比單一的材料具有更高的強度和剛性。表1比較了幾種纖維增強復合材料的力學性能。綜合來看，在這幾種性能優(yōu)異的纖維復合增強材料中，芳綸復合材料比強度值最高，比模量也較高，如果將芳綸與其他纖維材料進行復合，會產生“混雜效應”，可在原基礎上增強芳綸復合材料原本不太突出的力學性能，以實現(xiàn)體育器材的特定性能需求。

阻尼性能好

在一些體育運動項目中，為幫助運動員更好地發(fā)揮實力，會優(yōu)先選用阻尼性能較強的運動器材，這些器材通常采用芳綸復合材料進行生產與制造，因為相比于普通金屬，芳綸復合材料有著更好的阻尼減震性。計算與實測不同復合材料的阻尼值比較

如表2所示，這三種復合材料中所用的環(huán)氧樹脂的損耗因子為0.026。另外，由芳綸與玻璃纖維混合加工而成的復合材料中，增加玻璃纖維的比例，能夠進一步提升復合材料的阻尼性能；而在芳綸與碳纖維混合而成的復合材料中，增加碳纖維所占比例反而會降低復合材料的阻尼性能。通過掌握不同增強纖維混雜效應規(guī)律，可設計與生產出阻尼性能更高的體育運動器材。

安全環(huán)保

在綠色可持續(xù)發(fā)展理念的指導下，體育器材在追求更好的綜合性能優(yōu)勢以外，也要重視對環(huán)境的保護和資源的節(jié)省。綠色環(huán)保的體育器材與設施不僅起到保護環(huán)境的作用，也是運動員在訓練或者比賽過程中的人身健康、安全的有力保證，可有效提升運動員對體育目標的高質量完成。芳綸及其復合纖維有著較小的密度、較高的強度以及良好的耐磨性能等優(yōu)點，因此，在一些體育器材的生產中，由芳綸復合材料代替一些不環(huán)保的材料，可以有效減少這類材料的使用給周圍環(huán)境和運動人員造成的損害，也可被用于防護用具和產品的生產制造中

芳綸復合材料在體育運動器材中的實際應用

防護設施與用品

體育訓練或者競賽是一項時刻具有危險性的運動，需要防護設施與用具的全面保護，特別是在速度快、強度大的抗擊性運動中，例如，賽車、滑雪等。堅固的防護設施與用具是保障運動員人身安全的重要因素，也是體育運動得以順利、安全、長期舉辦的有利條件。

以往的防護設施和穿戴用具經(jīng)常采用橡膠和皮革的材料進行生產制作，但此材料制成的防護設施與用品通常質量重、體積大，沒有良好的透氣性，給運動員的使用體驗感較差，不利于運動員實力的發(fā)揮，在高危險性的體育競賽中甚至會威脅到運動員的人身安全。而芳綸復合材料加工而成的防護設施與用品，具備質量輕、透氣性好以及防震減震等優(yōu)勢，不僅能有效減小運動員在體育運動中的危險性，還能夠滿足運動員對高水平、高質量體育訓練與競賽的需求。在一些劇烈體育運動中，芳綸復合材料體育防護設施與用具可有效減輕意外事故中運動員受到的撞擊和碰撞力度。

乒乓球拍

傳統(tǒng)的乒乓球拍手柄使用木質材料制作，板面使用木質和橡膠材料制作，不僅質量大，彈力效果也不理想。運動員長時間訓練會產生酸痛感。隨著纖維材料的研發(fā)與應用，芳綸和碳纖維復合而成的材料，可用來制作特種纖維乒乓球拍底板，使得乒乓球拍的質量、強度和彈性都有了大幅度提升，這樣在擊球時，剛性和彈性優(yōu)良的乒乓球拍可提供給乒乓球更大的速度和能量，并且，芳綸材料的使用，增強了球拍的減震能力，帶給運動員較為舒適、清晰的擊球手感。運動員使用該類型乒乓球拍進行日常訓練與競技比賽，可有效促進乒乓球競技實力的提升。

滑雪板

在滑雪運動中，一個高質量的滑雪板可以有效減少滑雪事故的發(fā)生?；┌逍枰休d運動員的體重，而芳綸復合材料制成的滑雪板不僅質量輕，還具備超高強度，不易耗費運動員的體力，可滿足運動需求。簡單一點的下坡滑雪運動中，芳綸復合材料增強了滑雪板的阻尼減震性能，運動員更加容易控制下滑過程中的彎曲和扭轉振動。越野滑雪運動對滑雪板的質量和運動員的實力有較高的要求，非?？简灮┌宓臏p震、耐磨性能，芳綸復合材料制作而成的滑雪板，完全滿足這一運動的標準，有助于減輕運動員受到的沖擊感，提升對滑雪過程速度、方向的穩(wěn)定控制。

運動帆板

海上運動使用的體育器材，例如，帆板、沖浪板等，也是體育運動領域常用器材。芳綸復合材料在此類器材中的應用可能不如其他體育領域器材廣泛，常采用手糊和層壓成型工藝實現(xiàn)帆板船板體的生產加工。芳綸復合材料用于帆板船板體的設計中，可增強帆板使用壽命，緩解海水侵蝕進程，促進運動帆板的輕量化發(fā)展。此外，在帆板船角索和拉帆索的生產制作中，可積極采用芳綸復合材料，增加帆板局部器材的實用效果。

運動繩索

芳綸復合材料在運動繩索領域的應用較為廣泛。由于芳綸復合材料具有高強度、耐磨、耐腐蝕的優(yōu)良性能，加工而成的登山繩索、速降繩索、沖浪繩索等普遍具有拉力大、抗老化、耐摩擦的顯著優(yōu)點，改變了傳統(tǒng)繩索易斷、受摩擦嚴重的現(xiàn)象。芳綸復合材料的引進，擴大了運動繩索在材料上的選擇范圍，加工而成的繩索逐漸被體育器材、船舶器材領域廣泛應用。

芳綸復合材料以其顯著力學性能、阻尼減震性能和安全環(huán)保性能等，被廣泛應用于體育器材的生產與制造中。

芳綸復合材料在體育防護設施與穿戴護具中的應用，有效保證了運動員的生命安全，在乒乓球拍、滑雪板等體育器材中的應用，不僅減輕了體育器材的質量，也提升了其剛性、抗沖擊性和耐磨性。相信隨著材料的研究與開發(fā)，芳綸復合材料會更加促進體育器材綜合性能的提升。