體育器材生產中碳材料的應用方法

方龍輝

【摘 ?要】碳材料有著優異的性能，當前已經廣泛地運用在了多個領域的生產制造中。在碳纖維與復合材料研發技術水平不斷提升的背景下，碳材料的應用成本得到了進一步的降低，逐漸促進了在相關領域中的應用水平。本文立足于碳材料在體育器材生產中的應用優勢，闡述了體育器材生產中碳材料的應用方法，僅供參考。

【關鍵詞】體育器材;生產;碳材料

在不同生產工藝的作用下，碳材料能夠發揮出不同的性能與優勢，當前競技體育與大眾體育得到了人們關注與歡迎，進一步地提高了體育器材的生產要求水平。在體育器材的生產中使用碳纖維及其復合材料，不僅能夠提升體育器材的使用壽命，同時也能夠帶動人們的日常運動水平，豐富人們的日常生活，助力于社會精神文明的建設。

一、碳材料在體育器材中的應用優勢

（一）橫向應用范圍廣

通過相應手段處理碳纖維及其復合材料，將其中的電子軌道轉換為產品需要的組合形式，使其能夠具備相應的物理與化學性能。碳材料豐富的性能組合，不僅能夠滿足實際生產中的各項需求，同時能夠進一步提升產品的性能?；谔疾牧系倪@一特征，當前在航空、航天與電子等高端產業中已經實現的碳材料的廣泛應用，并覆蓋到了汽車、機械、化工與體育器材等民用領域，這反映出了碳材料的應用價值以及應用范圍。

（二）縱向應用周期長

當前碳材料的應用，主要包含了金剛石、碳纖維、線性碳、玻璃碳、金剛石薄膜、石墨層間化合物等，這些不同類型的碳材料應用范圍不同，性能之間的差異性也較大。針對金剛石來說，金剛石有著高硬度、高熱傳導率、低膨脹系數的特征，能夠大量的應用在高精度生產與電子的行業中[1]。與金屬材料相比，碳纖維材料的強度高、模量高、密度低、線性膨脹系數低，因此能夠應用于體育器材生產等民用領域，針對這種材料來說，無論應用在哪一領域中，都能夠發揮出巨大的應用價值并充分地發揮出自身所帶有的特性，提升產品的質量與性能，使產品能夠進一步地發揮出自身所帶有的特性，延長產品的使用周期。針對競技體育器材來說，運動員對體育器材的要求較高，并且對體育器材的消耗量也較大，在體育器材生產中使用碳材料，能夠極大地提升體育器材的性能，滿足運動員的使用需求，進而提升運動員的競技水平以及成績，同時也能夠延長運動員的運動年限。

（三）應用前景廣闊

當前科研領域對于碳材料的研究應用已經相當廣泛，并且還在不斷地豐富與發展。針對當前學術業的報告，碳材料的發展已經進入到了第4代，但是應用范圍還局限在高端產品生產與實驗室中。伴隨著科研水平與產品研發技術的提升，相信碳材料的適用范圍與性能將會得到進一步的擴展，并實現在市場中的大范圍應用，為人們的生活帶來便捷。

二、碳材料在體育器材市場中的應用

（一）碳纖維復合材料

在一定程度上來說，碳纖維復合材料并不是單一種類的碳材料，這種材料是將碳纖維、樹脂與金屬材料使用相關工藝進行處理之后所產生的一種新型材料，在工藝處理過程中，能夠根據具體的使用需求進行一次成型設計。碳纖維復合材料有著多方面的使用優勢，首先在同等質量的前提下，強度高于鋼鐵強度的5倍;碳材料具有較高的耐熱性與耐磨性，同時能夠承受的力學強度也非常大。基于碳纖維復合材料的這些優異性能，使其已經成為了競技體育器械或大型體育器械中不可替代的構成成分[2][3]。在具體應用中，碳材料可以應用在高爾夫球桿、各類球類球拍、船槳、專業運動自行車或是賽艇與帆船的船身結構中。在設計體育器材中應用碳纖維材料，能夠根據運動員的個人習慣與運動形式的不同進行個性化設計，突破了傳統材料的限制，極大地提升了體育器材設計的自由度，并最大程度地發揮出運動員的個人能力。

（二）石墨烯及其復合材料

石墨烯屬于第4代碳材料，目前已經應用較為成熟的復合材料類型包括石墨烯橡膠與石墨烯纖維。石墨烯橡膠材料的特性較為復雜，有著高導電率、高機械性能、高熱穩定性、高摩擦性與低疲勞生熱性等。石墨烯由于合成技術的多樣性，因此應用的范圍也較廣，不同類型的產品通常擁有以上特性的2～3種，以此滿足不同體育器材的使用需求。石墨烯纖維材料的主要優勢在于斷裂強度、拉伸強度與抗壓強度等。根據石墨烯及其復合材料的特性，當前主要應用于籃球鞋、球拍、自行車輪胎與戶外運動服裝等方面[4]。但石墨烯基復合材料的應用受到生產成本與成形技術的限制，當前在競技體育器材的生產中還有著一定程度的局限性，大眾體育器材生產中石墨烯及其復合材料的應用還處于空白階段，因此在未來石墨烯及復合材料在體育器材的生產應用中有著廣泛的發展空間。

（三）納米碳材料

納米碳材料是納米技術與碳材料的有機結合，是指分散相尺度至少有一位小于100納米的碳材料?，F階段科研與生產領域將納米碳材料分為碳納米管、碳納米纖維與碳納米球三種類型，在實際生產中應用最為廣泛的應屬碳納米管類型。當前在棒球、網球、自行車、曲棍球與水上運動用到了納米碳材料[5]。通過應用納米碳材料能夠降低體育器械自身的重量，提升整體強度，為運動員帶來更大的舒適感，以保證運動員能夠發揮出自身的實力。

結束語

碳材料自身的發展應用前景非常廣闊，伴隨著我國科學技術的迅猛發展，在有關部門與市場因素的推動指引下，現階段我國已經出現了具有較高生產水平的碳材料體育器材生產企業。隨著科學技術的不斷發展，必將進一步地提升碳材料的應用與研發水平，進而降低碳材料的生產與應用成本，使其直接能夠應用在大眾體育與更多的社會領域中，促進我國體育事業與社會建設的進一步發展。

參考文獻：

[1]孫晉媛. 塑料及復合材料體育器材對競技體育發展影響分析[J]. 塑料助劑，2021，（03）：63-64.

[2]權華. 高性能復合材料體育器材對競技體育發展影響分析[J]. 合成材料老化與應用，2020，49（06）：153-155.

[3]程玉柱. 碳纖維復合材料體育器材裝備工藝優化與性能分析[J]. 合成材料老化與應用，2020，49（05）：161-163+109.

[4]徐翠萍. 在體育器材中性能優異碳材料的應用分析[J]. 粘接，2019，40（07）：75-77.

[5]黃珂. 基于碳材料在體育器材中的應用[J]. 粘接，2019，40（05）：108-110.