紡織材料在體育運動領域的應用及發(fā)展

，2

1. 江西服裝學院，江西 南昌 330201；2. 江西省現(xiàn)代服裝工程技術研究中心，江西 南昌 330201

改革開放40年使得國家的經(jīng)濟和社會發(fā)展都取得了令世界矚目的成就，人民的生活水平大幅提高，通過體育運動獲得健康的觀念逐漸深入人心，這都給體育運動事業(yè)相關領域的發(fā)展注入了強大的動力。體育運動領域用紡織材料作為體育運動過程中不可分割的重要組成部分，在逐漸向智能化和綠色環(huán)?；姆较虬l(fā)展，其在體育運動領域的應用也越來越廣泛。本文通過查閱參考文獻，概述紡織材料在體育運動領域的應用，并總結(jié)其存在的問題及發(fā)展趨勢，以期為紡織材料在體育運動領域的進一步應用提供理論參考。

1 紡織材料在體育運動領域的應用

紡織材料在體育運動領域的應用范圍較廣泛，如運動服裝、運動鞋、網(wǎng)球拍、乒乓球拍、滑雪板等，都含有紡織材料。隨著紡織新材料的開發(fā)及大量應用，其在體育運動領域的應用將更加廣泛，體育運動領域用紡織產(chǎn)品的品質(zhì)將更加優(yōu)良，功能也將更加齊全且多樣化。

1.1 運動服裝

運動過程一般都伴隨著流汗和意外碰撞等情況。為了提高運動者的舒適性及降低意外事故可能帶來的傷害，在運動服裝設計中，面料的選擇至關重要。生活品質(zhì)的不斷提高使得人們對運動服裝的要求已不再局限于吸濕、透氣和彈性，還要求其具有一定的功能，這為功能性紡織纖維在運動服裝中應用提供了一個發(fā)展契機。

Coolplus纖維是一種模仿自然生態(tài)的纖維，其表面具有很多微孔結(jié)構(gòu)和溝槽，因此具有良好的吸濕透氣性能，而且能夠快速地將汗液排出去，具有快干的功能，其吸濕排汗原理及特色與用途如圖1所示[1]。Coolplus纖維還是一種可再生、可降解的綠色纖維，適應當今社會廣泛倡導的綠色生產(chǎn)要求，其面料具有環(huán)保、舒適功能，已廣泛應用于各類運動品牌。

圖1 Coolplus纖維吸濕排汗原理示意及特色與用途

Coolmax纖維由美國杜邦公司研制，屬四管道異形聚酯纖維，橫截面呈“十”字形[2]。Coolmax纖維面料整體呈現(xiàn)比較輕薄、透氣的特點，具有優(yōu)良的導濕效果，這使得人們在運動過程中能夠保持服裝整體干凈和清爽。此外，Coolmax纖維面料不易收縮變形，其耐磨性較好且彈性優(yōu)良，所以由其制成的運動服裝具有較長的使用壽命，可以滿足各類劇烈運動對服裝性能的要求，深受各運動品牌的喜愛，并得到了大量應用。

Thermolite纖維是根據(jù)北極熊的絨毛結(jié)構(gòu)研制而成的一種中空纖維，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。Thermolite纖維最大的特點是能夠儲存大量的靜止空氣，所以這種纖維制成的面料具有較好的保暖效果，被廣泛應用于制作各類冬季使用的羽絨服、登山服及出行旅游的睡袋，既輕便又舒適，深受消費者的青睞[3-4]。

圖2 Thermolite纖維結(jié)構(gòu)

1.2 運動護具

傳統(tǒng)的運動護具一般采用橡膠和紡織材料復合制備，具有一定的保護作用，但存在透氣性差、容易老化和無法回收利用等問題。隨著紡織材料加工技術的不斷進步，利用高性能紡織材料制備的運動護具能夠有效地彌補傳統(tǒng)運動護具的缺陷。

熱熔黏合纖維在加熱狀態(tài)下會熔融而具有黏合性能，可以和三維卷曲中空滌綸纖維黏合制備運動護具。三維卷曲中空滌綸纖維本身呈中空卷曲狀態(tài)，可使運動護具呈現(xiàn)蓬松、透氣的效果，同時有一定的強力。這種運動護具還有很好的緩沖性能和透氣性能，而且可以回收[5]。

三維紡織復合材料的力學性能優(yōu)異，如抗沖擊性好、質(zhì)量小和可整體織造等，能夠滿足不同運動護具的要求，其在運動護具中的應用前景廣闊[6]。

1.3 運動器材

運動器材對人們在運動過程中的體驗感影響較大。傳統(tǒng)的運動器材多采用金屬材料，質(zhì)量較大，使用效率較低。全民運動思潮的興起使人們對運動器材的性能要求越來越高。與金屬材料相比，紡織材料在某些性能上具有較明顯的優(yōu)勢，并已逐漸代替金屬材料用于制作運動器材[7]。

碳纖維復合材料的強度明顯高于金屬材料。沿纖維方向?qū)μ祭w維復合材料施加外力時，纖維受力方向一致，而且由于基體的束縛作用，纖維斷裂后可繼續(xù)發(fā)揮傳遞應力的作用，因此碳纖維復合材料的強度較高。碳纖維的密度遠低于金屬，所以碳纖維復合材料的質(zhì)量比金屬材料明顯減小。此外，碳纖維復合材料的抗疲勞性能優(yōu)異，在加工或使用過程中受到外力作用時其性能不會輕易發(fā)生明顯變化，尤其是在高溫或低溫環(huán)境下。還有，碳纖維復合材料運動器材在使用過程中能有效降低噪聲，減少噪聲對運動環(huán)境的不利影響[8]67。因此，碳纖維復合材料運動器材的使用范圍較廣[9]。

聚酯復合材料因韌性好且質(zhì)量較小，已逐步代替鋼材和木材在運動器材中的應用。帆板、跳水等運動項目對運動者的身體健康存在很大的安全風險，其相關運動器材的安全性能及質(zhì)量非常重要。聚酯復合材料正好符合這類運動器材的需求。另外，聚酯復合材料還廣泛應用于滑輪、滑雪板、劃槳、吊傘索、高爾夫球及曲棍球棒等運動器材，其質(zhì)量很小，但是可承受的外力很高，綜合性能優(yōu)良，而且不會產(chǎn)生蠕變[8]68。

1.4 運動場地

運動場地是多數(shù)運動項目進行的必要前提條件。足球、籃球、高爾夫球等項目，都需要面積較大的運動場地。

傳統(tǒng)運動場館使用的建筑材料具有質(zhì)量大且耐熱性較差的缺點，現(xiàn)已逐漸被紡織復合材料取代。如高強玻璃纖維因力學性能優(yōu)異且耐光、耐熱性好，已廣泛應用于各類大型運動場館的屋頂建筑。與鋼筋、水泥等傳統(tǒng)建筑材料相比，紡織膜結(jié)構(gòu)材料具有質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定且透光性優(yōu)異等特點，應用于建設大型室內(nèi)運動場地的屋頂，不僅可有效改善傳統(tǒng)建筑材料采光性較差的現(xiàn)象，還能減少屋頂承重材料的使用，在一定程度上節(jié)約建筑成本。目前，國內(nèi)的一些運動場館建設使用了紡織膜結(jié)構(gòu)材料(圖3)。

(a) 秦皇島張拉膜體育館

(b) 西安體育館

楊小兵等[10]以聚乙烯樹脂為主要原料，成功制備了一種可釋放負離子的草絲纖維。利用這種草絲纖維建設的人造草坪可有效釋放負離子，具有一定的空氣凈化能力。這為戶外足球場、高爾夫球場等運動場地人造草坪的生產(chǎn)提供了一種新選擇。

2 紡織材料在體育運動領域應用存在的問題及發(fā)展趨勢

紡織材料因性能優(yōu)異而在體育運動領域得到了較廣泛的應用，為全民運動的開展提供了強有力的基礎條件，但也存在一些問題[11]。產(chǎn)業(yè)用紡織品的快速發(fā)展使得紡織材料在體育運動領域的應用進入了新的階段，同時面臨著新的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢。

2.1 存在的問題

2.1.1 盲目追求高性能和功能性

高科技的應用可以有效提高產(chǎn)品的性能，其為國家經(jīng)濟的發(fā)展做出了巨大貢獻，這也是每個產(chǎn)業(yè)的追求目標。紡織材料的性能必須依據(jù)其最終的用途進行選擇或設計，只有在適應的場合使用紡織材料，才能發(fā)揮相應的作用并達到最佳的效果。一味地追求紡織材料的高性能和功能性，忽視其最終產(chǎn)品的用途，這種做法并不可取，也是對紡織材料的一種浪費。

2.1.2 材料性能穩(wěn)定性較差

材料性能決定產(chǎn)品的應用，尤其是材料性能的穩(wěn)定性，它會直接影響產(chǎn)品的使用壽命。雖然我國的紡織技術發(fā)展迅速，但在高性能紡織材料的性能穩(wěn)定性方面，和國外同類產(chǎn)品相比還存在不小的差距。例如制作高端自行車使用的T800碳纖維復合材料，日本東麗公司生產(chǎn)的產(chǎn)品性能穩(wěn)定性明顯高于國內(nèi)產(chǎn)品。因此，國內(nèi)相關產(chǎn)業(yè)需不斷增加研發(fā)投入，加強科技創(chuàng)新，逐步打破國外在相關材料研發(fā)方面的技術壟斷。

2.1.3 缺乏高性能紡織材料的基礎研究

高性能紡織材料極大地拓展了產(chǎn)業(yè)用紡織品的應用領域。但我國高性能纖維大量依賴進口，這是因為我國的高性能纖維生產(chǎn)企業(yè)普遍盲目追求經(jīng)濟效益，輕視基礎理論研究，故只能生產(chǎn)中低檔產(chǎn)品，在國際高端纖維市場很難占有一席之地。這便需要有關企業(yè)和高校進行更深層次的合作，加強高校基礎理論研究項目的支持。

2.2 發(fā)展趨勢

我國的民間體育運動正在從低水平和單一化向多層次和多結(jié)構(gòu)化擴展，體育運動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將迎來重大機遇。體育運動領域用紡織材料將逐漸向智能化和綠色環(huán)保的方向發(fā)展[12]。

2.2.1智能化

科技進步使得高新技術與紡織材料結(jié)合形成智能紡織品成為大勢所趨。新型儲能纖維服裝不僅可以提高運動效果，而且能將運動產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化成電能儲存，方便運動者隨身攜帶的手機等電子設備的電量即將耗盡時及時充電。運動場館封頂使用的智能玻璃纖維材料能根據(jù)天氣變化自主調(diào)節(jié)，為室內(nèi)提供良好的采光效果。通過特殊的編程技術，在運動員訓練服中植入微電子系統(tǒng)，可以及時了解運動員身體素質(zhì)狀態(tài)，且貼身穿著狀態(tài)下測得的數(shù)據(jù)更加精準有效，以便對運動員身體素質(zhì)及其近期運動情況進行分析，使得訓練更加科學化[13]。目前，體育運動領域用紡織材料的智能化還比較有限，具有廣闊的發(fā)展和應用空間。

2.2.2 綠色環(huán)保化

綠色環(huán)保已逐漸成為主流消費觀念，是社會可持續(xù)發(fā)展的重要保障之一。體育運動領域每年需消耗大量的紡織材料，采用綠色環(huán)?；蛘吣軌蚧厥赵倮玫募徔棽牧希袭斍吧鐣l(fā)展的要求。積極挖掘天然纖維復合材料在體育運動領域的應用，探索廢舊體育運動用紡織材料的回收再利用技術，都具有重要的現(xiàn)實意義，具有重大的社會價值。

3 結(jié)語

全民體育運動帶動了體育運動領域用紡織材料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，紡織材料在運動服裝、運動護具、運動器材、運動場地等方面得到了較廣泛的應用，但也存在盲目追求高性能和功能性、性能穩(wěn)定性較差和缺乏系統(tǒng)基礎研究等問題，部分高性能紡織材料與國外同類產(chǎn)品相比還有較大差距。今后需不斷地進行科技創(chuàng)新和加強對外交流，開發(fā)符合體育運動領域用產(chǎn)品設計要求的紡織材料，不斷推進體育運動領域用紡織材料向智能化和綠色環(huán)保化的方向發(fā)展。