高分子材料在籃球運動中的應用

王鳴宇

摘 要：高分子材料有著優異的力學性能，其應用到籃球運動中有許多優勢。作者在大量閱讀文獻的基礎上，具體闡述了高分子材料在籃球、球衣、護具、籃球架、場地等中的應用，并在文章的結尾對高分子材料的發展提出了幾點建議。

關鍵詞：高分子化合物；材料；籃球運動

中圖分類號：TQ050 文獻標識碼：A

0.前言

籃球運動不僅是力量的對抗，更是速度的較量，精度的比拼，難度的競爭。這一系列指標無疑是對材料提出了高要求，如強度、抗擊、韌性、剛性、耐磨等。而高分子材料具有很多優良特性，基本能夠滿足上述要求。高分子材料在籃球領域有許多應用，本文即介紹高分子材料在籃球、球衣、護具、籃球架、場地等中的應用。

1.高分子材料與籃球運動

1.1高分子材料簡介

高分子材料也稱為聚合物材料，是由高分子化合物以及其他添加劑所構成的材料，其根據來源劃分，可分為天然高分子和合成高分子材料。前者是存在于生物體內的高分子化合物，可分為天然纖維、天然樹脂、天然膠等。后者主要是指塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料，此外還包括膠黏劑、涂料等。

1.2高分子材料應用到籃球運動中的優勢

高分子化合物的三級結構、高分子與添加劑的組合、成型加工過程的控制都賦予了高分子材料優異的力學性能，尤其在彎曲強度、拉伸強度、硬度、韌性、彈性、抗沖擊性、耐磨性、剛性、潤滑性等方面，這是高分子材料應用到籃球運動中的優勢。

2.高分子材料在籃球運動中的應用

在籃球運動的各個方面，人們都用到了聚合物材料，本文即分段闡述這些材料在籃球運動中的應用。

2.1 高分子材料在籃球中的應用

人們之前在籃球中使用動物皮革，控球手感較好，彈性適中，但不易生產，且價格昂貴，不易保養。如今的籃球多用PU材料和PVC合成皮。PU是含軟段的二元醇和含硬段的二元異氰酸酯聚合而成的高分子化合物——聚氨酯。通過控制羥基與異氰酸酯基的比值可改變材料的柔順性，從而使材料具有易加工，耐磨不易變形的性質，可有效避免因不正確使用而使球發生爆炸。PVC即聚氯乙烯，通過交聯可使材料的耐溫，抗沖擊性提高。聚氯乙烯糊可涂附在棉布、紙張上，經加熱在140℃～145℃很快發生凝膠，成型為薄膜，再經滾筒壓緊，即成人造革。雖在手感和耐低溫能力上略遜于PU材料，但其防水、耐磨、抗霉變、抗鹽堿能力優于PU合成皮，且有價格優勢，經濟實惠所以適于更廣大的群體。

2.2 高分子材料在球衣中的應用

眾所周知，運動服裝的衣料和款式直接影響運動成績。就衣料而言，籃球服主要有兩種。一是防水透濕性的。在尼龍塔夫綢（主成分為尼龍，即聚酰胺，可由二元胺和二元酸聚合成。因為可以與水結合形成氫鍵所以具有吸水性）上涂上復氨酸系聚合物，可以使籃球服具有良好的透氣和吸濕排濕的性能。二是保溫吸汗的。聚酯纖維就是聚酯經紡絲所得的合成纖維，就是俗稱的滌綸。其成分是相對分子量為15000～22000的聚對苯二甲酸乙二醇酯。滌綸有優良的耐皺性、彈性和尺寸穩定性、絕緣性能好，酸、堿對其破壞程度都不大。在其混紡面料上真空蒸鍍一層可以在高溫下熔化的鋁或鈦。這樣可以更有效地反射太陽光紅外線，控制球服內部的溫度升高以保持舒適度。

而更新研究出的一款由三層纖維組成的衣料不但具有上述衣料的控制升溫的性能，還可以隨氣溫變化而儲存釋放熱量。纖維分為人造纖維和天然纖維，前者是從石油中提取的，所以含有疏水基團，并且與部分有機溶劑有相似相溶能力，所以為疏水纖維；后者是由葡萄糖組成，含有大量羥基，能與水結合形成氫鍵，所以為親水纖維。衣料最內層是疏水性纖維，中間層是親水性纖維和疏水性纖維的混合層，最外層是親水性纖維。纖維是由可塑性非常好的晶體構成，再經過特殊處理，就能使人體與運動服之間形成空間的溫濕度、氣流的循環。

2.3 高分子材料在球鞋中的應用

實驗證明，在運動過程中，足與地面的接觸會給身體帶來一定的沖擊。這種沖擊若是過強，會一直傳遞到全身甚至損傷機體：以3m/s跑時，足部承受自身重量兩倍的沖擊力，若時6m/s，則是4倍；每當球鞋增重100g，運動員會多消耗1%的體能。因此有些人在長時間運動或激烈運動后會突然頭昏眼花，就是不當運動與穿鞋的不當。為了減少因為鞋子而導致運動的人體的損傷，研究人員通過改變運動鞋的各項性能以達到目的。在鞋底嵌入不同的六邊形的高分子材料并加入合成樹脂穩定板的cell減震技術，可保證鞋的穩定、彈性和吸汗能力。此外還有一種具有空調功能的，即在鞋底腳跟、腳趾部位用網狀細孔連接氣流墊。這樣，在邁步時足部不同的壓力使氣墊內經過高價注入的大分子氣體流動，配合鞋底的曲線設計可舒適機足部，緩沖地面的沖擊，也代替了累贅的傳統材料，減輕了球鞋的重量。

2.4 高分子材料在籃球架中的應用

對于打籃球時間長的人來說，過去的木質籃板可謂是讓人發指，因為木材的結構不夠規整，所以在擦板進球的時候總有其他的影響。而現在籃板常用有機玻璃——聚甲基丙烯酸甲酯制成。因為聚甲基丙烯酸甲酯柔順性較好，抗沖擊力強。若是經過拉伸和加熱處理，其韌性也會大大提升。其透光達到92%，是所有高分子材料中透光性最好的。

高分子基復合材料是以高分子聚合物為基體，添加各種增強材料制得的多相態材料，大多數高分子基復合材料有很高的強度，良好的抗疲勞性、耐高溫性。球架表面可應用聚乙烯纖維增強的乙烯基酯復合材料。這里的復合材料中，聚乙烯纖維是增強材料，乙烯基酯是基體材料。超高分子量聚乙烯纖維具有極高的強度，具有化學穩定性、低密度等優點，其應用于球架表面可使其壽命增長、抗沖擊、耐腐蝕能力增強。在此基礎上再進行噴塑，可以防銹蝕，耐氧化，有不掉漆，不退色的優點。

2.5 高分子材料在籃球場地中的應用endprint

人體運動時，肌肉會不斷收縮發力，也會不斷產生反作用力。這種反作用力的作用時間若是大于0.2s便會產生于鋼鐵近似的破壞力。而在籃球運動中，運動員起跳搶籃板后著地時，產生的沖擊是很大的，很容易引起損傷。因而地板既要有一定硬度，更要有適度的柔軟緩沖性。較之于先前的土地、水泥、柏油的籃球場，高分子及其復合材料滿足了這高要求。

一種由類似米粒樣的橡膠碎片，以3%空隙涂后硬化的基礎層和聚氨酯樹脂的表面層組成的新型涂料地板，具有良好的柔軟性和適度彈性，能很好地減輕腳踝、膝關節的沖擊。還有一種多功能的地板，以鵝卵石、河沙為地基，上鋪聚氯乙烯薄膜防潮層。聚氯乙烯一般都加有多種助劑，含增塑劑40%以上的聚氯乙烯稱為軟質聚氯乙烯，可通過擠出成型工藝用于制作薄膜。從而阻止濕氣滲透上來。第三層用混凝土在穩定基礎。第四層用乙烯—醋酸乙烯共聚物（E/VAC）乳液作粘結劑。乙烯-醋酸乙烯共聚物（也稱為乙烯-乙酸乙烯共聚物）是由乙烯（E）和乙酸乙烯（VA）共聚物（即由兩種或兩種以上不同單體經聚合反應而得的聚合物）制得。因為其密封的泡孔結構而具有良好的耐腐蝕性和隔音性且能賦予地板良好的回彈性、保溫性。最后鋪上有良好力學性能、耐磨性的塑膠彈力層，該層還可以進行著色，使地板更加美觀。

2.6 高分子材料在護具中的應用

為了減輕因為對抗而產生的損傷，之前的護腕、護膝僅僅用了布料，而如今利用了粘膠長絲和橡膠材質或是粘彈性聚氫基酸脂以及用于固定的金屬條，可使護具具有超強的彈性、透氣性且易洗滌。從而增加運動員的力量。而為了保護臉部尤其是眼睛，運動員有時會佩戴由塑料外殼、吸能泡沫和聚碳酸脂制成的護目鏡。聚碳酸酯主鏈分子是由柔性的碳酸酯鏈與剛性的苯環相連接，因而有堅韌、剛性強、透光率高達90%等的其他優異性能，所以這種材料可做護目鏡，且耐高沖擊力。球場外使用梅隆聚酸脂、聚酯纖維制成的圍欄，（現已用于廣告）即使運動員撞上去，雙方也會安然無恙。

結語

隨著科技的發展，高分子材料在籃球運動中的應用越來越廣泛，其共同點都是利用自身的特點而提高運動的舒適性、技術性和安全度，并有替代其他材料的趨勢。而隨之出現的花式籃球更是在高分子材料的應用方面受益匪淺，使其觀賞性、特效效果更加吸人眼球。

對于未來高分子材料在籃球運動中的應用，本文提出了如下幾點建議：

（1）消費者需要更加物美價廉的產品，要求科研人員開發出更有性價比的材料。

（2）運動員需要更加穩定的產品，球賽中出現的笑點，大多都是因為球鞋、籃板的不穩定而造成的。

（3）高分子材料希望能被廣泛應用到治療上，希望能出現受傷的運動員在短時間的緊急處理后依然能繼續比賽。

參考文獻

[1]潘祖仁.高分子化學[M].北京：化學工業出版社，2007：2.

[2]劉利江.高力學性能高分子材料在競技體育中的應用[J].當代體育科技，2013，3（36）：172-174.

[3]胡依琴，柏勇，劉小湘.納米材料在體育領域的應用[J].體育科技文獻通報，2007，15（1）：8-12.

[4]黃麗.高分子材料[M].北京：化學工業出版社，2007：46-47，154.

[5]李國華，王并昌.高新材料對體育運動發展的影響[J].西安體育學院報，1999，16（2）：1-5.

[6]何景濤.體育器材中先進材料的使用對競技體育發展的影響[J].數字化用戶，2003，19（12）：120-121.

[7]梁利平.體育器材中先進材料的使用對競技體育發展的影響[J].湖北科技學院報，2015，35（7）：158—160.

[8]黃麗.高分子材料[M].北京：化學工業出版社，2007：59-60.

[9]杜希巖，李煒.纖維增強復合材料在體育器材上的應用[J]，纖維復合材料，2007，48（1）：14-17.

[10]黃麗.高分子材料[M].北京：化學工業出版社，2007：48-49.

[11]李忠明，楊鳴波，黃銳.體育設施和運動器械用塑料及復合材料的選材[J]，工程塑料應用，2001，29（6）：38-41.

[12]黃麗.高分子材料[M].北京：化學工業出版社，2007：107.endprint