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            材料人看鴻贊 帶你了解冬奧會滑雪板
            發布時間:2022-02-10 15:00:18 點擊次數:290

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            在運動會上,選手的身體成果和訓練成果很重要,同時選擇合適的體育用品也是成功的重要因素之一。以滑雪板為例,其制成材料發生了很多變化,上個世紀后半期,玻纖復合材料開始用于滑雪板的制造。從那以后,其成為了體育用品制造商的主要原料。今天,作為材料人,我們就聊聊滑雪板的材料知識。


            滑雪板一般分為高山板、越野冬季兩項板、跳臺板、自由式板、單板等?;﹩伟宕笾路秩N類型(全能板、公園板、高山板),映射了單板的幾種玩法和地形(回轉、跳臺、U槽、平地花式、BOX、RAIL、高山)。雪板的基本參數有長度、寬度、硬度、板型、彈性、有效邊長等。雪板的技術要素有板芯、板底、板面、板刃等。


            在早期的滑雪運動中,木材是滑雪板制材的首選,因為木材密度低、強度高,能做出各種各樣的形狀,而且容易操作。為了便于人們操控,起初的滑雪板又薄又長,在結合部位還有一塊較厚的木材。


            不過,木材的致命傷在于,易受潮變形、扭轉狀態下強度比較低。因此,之后的滑雪板改變了傳統的單片木質結構,混合了塑料板基、鋼鐵、邊緣以及鋁合金等結構元素,大大增加了板的強度、彈性和穩定性,板身長度也逐漸變短。


            復合材料滑雪板的簡史

            根據國際滑雪史協會(ISHA) 的記錄,用玻纖復合材料制作的世界第一支高山滑雪板, 是由工程師Fred Langendorf和 Art Molnar發明的,誕生于加拿大蒙特利爾,以 Toni Sailer 的商標名稱注冊。

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            三年后,Bill 和 Don Kirschner 創立了K2運動,開始生產自己品牌的玻纖復合滑雪。1967年,Art Molnar 加入K2運動,開發了帶有泡沫芯的玻纖復合滑雪板。到1968年,玻纖復合材料替換了木材和鋁成為最常用于娛樂滑雪的滑雪板材料。1970年,玻纖復合材料進入越野滑雪領域。


            20世紀70年代,滑雪行業進行了復合材料的設計優化和改進。玻纖預浸料的使用可以提高生產效率,但非常昂貴。s級玻纖將e級玻纖替換為濕式層壓工藝中使用的材料。同時,在玻纖中混合少量 kevlar芳綸、碳纖維、陶瓷纖維和其他高強度材料,提高整體的強度、彈性、耐沖擊性等。


            Biri是現有最古老的北歐滑雪品牌,由挪威麥迪遜公司創立,1988年被K2體育公司收購。從1906年開始,馬杜斯從事北歐滑雪板的設計,1974 年開始生產玻纖復合滑雪。1979 年,馬杜斯引進了雙扭力箱的設計理念,制定了世界上大多數單板滑雪的設計標準。


            1989年,Bucky Kashiwa 創立了第一個商業批量鋼制滑雪板項目。雖然在初期階段取得了成功,但2001年由于人工費很高,不得不搬遷到奧地利。生產設備的一部分由大衛·古德購買,用于生產碳纖維復合滑雪。2005年,DPS公司推出了世界上第一款(也是北美唯一一款)擁有純粹用碳纖維預浸料生產的三明治結構的滑雪板。今天,碳纖維預浸料在滑雪板中的應用正在增加。


            復合材料滑雪板

            在上上屆冬季奧運會上,玻纖增強材料進入了滑雪場,成為了滑雪板產業的明星材料?;┌瀹a業的原料,經過許多世代的發展,現在的主角是玻纖強化材料。


            K2體育公司說,玻纖復合材料在滑雪中的應用和開發,源于滑雪運動員不同的運動需求。高山滑雪主要由重力驅動,極端荒野滑雪作為原動力依賴于其自身。判斷它們的差異在于對滑雪板材料有不同的要求。


            Wagner公司是玻纖復合材料的重要推廣者。據該公司介紹,“玻璃光纖是輕量、高強度、高扭轉剛性和優異的沖擊吸收性能的單板滑雪的優秀材料。


            權威滑雪者提出初學者必須認識到對滑雪板“ 彈性”的過度追求可能會導致“凹凸不平”的滑行,從而減少滑雪體驗。因此,纖維增強材料復合滑雪板目前是更好的選擇。

            復合材料在高山滑雪板(Apline Ski)上的應用
            有很多種適合高山滑雪的滑雪板,但以鋁和復合材料的混合物為主流,環氧膠粘劑主要用作粘結材料,因為這是通過實踐測試的最佳方案。
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            位于美國猶他州鹽湖城的 DPS Skis 滑雪公司現在是業界主要的滑雪板制作商之一。該公司采用純碳纖維預浸料的制造工藝。DPS Skis官方網站表示,行業其他多家企業也在使用該技術,但聲稱在實際生產流程中混合了玻纖。

            DPS 的營銷經理說,碳纖維的使用不僅有輕量化的效果,也有助于制造商更準確地控制滑雪板的剛性,為運動員提供更好的控制體驗。與玻纖復合滑雪相比,碳纖維的耐疲勞性優異。此外,使用“預浸料”作為標準半成品可以最大限度地減少手動鋪層比例誤差,并確?;┑乃形恢玫男阅芤恢滦?。

            當然,上述比較并不意味著玻纖復合滑雪板沒有用。設計滑雪板時,Wagner定制滑雪準備了約100種替代材料。所有由 Wagner 制造的滑雪板,都以超高彈性模量聚乙烯為基礎,以木材為核心,由玻纖復合材料、碳纖維復合材料或其混合物加固。Wagner 公司采用濕式層壓工藝,樹脂通過加熱、固化、氣壓壓制形成。

            復合材料在極限荒野滑雪(Backcountry Ski)和登山滑雪(Alpine Touring)上的應用
            在上坡和垂直攀登時,輕量化的碳纖維復合滑雪板可以大幅減少運動員的能耗。Grande認為,在過去的35年里,碳纖維復合材料因滑雪而備受歡迎。這是因為人們的興趣不再局限于傳統的滑雪地,越來越多的愛好者將目光投向人跡罕至的荒山野嶺。
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            “那么,控制滑雪板重量的方法是什么?人們自然會想到輕質高強的碳纖維材料?!盙rande 解釋說。同時登山和滑雪作為新的運動,開始進入人們的視野(徒步登山,然后下山)。

            新西蘭 C6 Skis 滑雪公司生產的滑雪是專門為極端荒野滑雪和登山滑雪設計的。C6公司采用高壓釜硬化碳纖維預浸料工藝(ACCP)。一般來說,碳纖維復合滑雪板的制造采用的是將碳纖維布浸在樹脂中,擠壓加熱,使之硬化的濕式層壓工藝。但是,在 C6 公司創始人 Craig Stirling 的眼中,這個方法會產生額外的重量。通過復合材料的應用,可以在保持材料剛性的前提下,有效減少重量。

            雖然許多滑雪者都是碳纖維預浸料的支持者,但需要認識到,過度追求滑雪板的“彈性”過大可能會導致旅行過程中的“ 顛簸”, 從而減少體育體驗。同時,碳纖維很難處理,由此制成的滑雪板形狀也很難控制。由于處于冷卻狀態,碳纖維和樹脂的結合不是很緊密。所有這些缺陷最終都會影響滑雪板的生產進度。

            近年來,為了得到更好的運動性能,應用了在電場下變形時有可能產生電荷的壓電纖維復合材料。通過壓電纖維復合材料和芯片技術的結合,滑雪板可以擁有智能化的管理系統。

            目前由于制造技術等原因,一些復合材料滑雪板造價比較高,賣價也比較高,但在不遠的將來,隨著技術的成熟,低溫強韌性可回收再利用復合材料將成為滑雪用具制造的主要材料。

            總而言之, 碳纖維復合材料在找到有效的低成本碳纖維制造方法之前,很難在體育行業取得巨大的成果。這與在其他應用中遇到的情況非常相似。但是由于登山和滑雪的人氣、體育的新形式以及更多追求高質量滑雪板的人們的傾向,以及中國3億人參加冰雪運動的規劃,碳纖維復合材料有望引導體育行業更快的發展。除了滑雪板,玻纖增強復合材料還用于滑雪車、滑雪鞋、滑雪桿、滑雪服、滑雪頭盔等。







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