綠色環保材料在體育中的應用探究

閆勇江

(西安醫學院,陜西西安 710021)

隨著經濟的發展和社會的進步,綠色環保理念已深入人心。在人們的休閑娛樂中,通過體育鍛煉來保持身心健康已成為大多數人日常生活中必不少的環節。當然,這其中就要接觸到體育鍛煉中所穿的服飾,用到各種各樣的體育器材,甚至對于具有條件的人來說可以進入體育館進行鍛煉。因此,在綠色環保理念逐漸普及的趨勢下,體育運動領域也逐漸注重綠色環保材料的開發與利用[1]。對此,本文對目前有關體育運動領域所使用的各種綠色環保材料進行討論和研究。

1 綠色環保材料概述

綠色環保是指人類為了保護大自然而采取的一種行為。歐美國家作為針對綠色環保材料進行研發和應用的最早國家和地區,其主要原因是,經濟發展的背后所帶來的自然資源浪費和環境污染問題。從而促使歐美等發達國家開始研究傳統高能耗材料的替代產品,從而推動了綠色環保材料的發展。我國在綠色環保材料中的研究和應用相比歐美國家來說起步較晚。特別在建筑材料和器材應用方面,由于缺乏主動的綠色環保材料應用意識,從而造成綠色環保材料行業不能較快地發展[2]。幸運的是,我國近年來對于綠色環保材料的研發和制備行業的支持力度正在逐步提升,相信不久的將來,綠色環保材料將會有更廣泛的應用。

綠色環保材料在體育運動領域的應用,主要包括體育設施建設與裝飾、體育器材制備和體育運動服裝等。目前,由于體育運動領域處于高速發展階段,全民鍛煉熱潮穩步提升,并且民眾正逐漸加強綠色環保材料的應用,這將會增加對綠色環保材料的認同并提高該行業的發展速度。

2 綠色環保材料在體育設施建設中的應用

我國的現代建筑行業發展時間比較短,尤其是在體育場館建筑方面經驗不足。在較多體育場館建設過程中仍然存在一些諸如:材料的使用不能實現綠色環保、材料的選擇不科學等問題。因此,目前對于綠色環保材料的使用還不能普及。目前我國在體育設施建設中所使用的綠色環保材料主要有UPVC 管材、環保玻璃和環保墻體等[3-4]。

2.1 體育館用內部UPVC 管材

在各種建筑設施中,排水管材必不可少,當然,體育設施的建設中,選用一種環保的材料至關重要。對于UPVC 管來說,原料為聚氯乙烯(PVC),是一種無毒、質量輕、不含塑化劑的樹脂管材,具有優異的耐腐蝕性和柔軟性,非常適用于供水管網。此外,UPVC 管不導電,不與酸或堿等物質發生化學反應,所以使用過程中不需要涂抹防腐層。UPVC 材料的物化特性見表1。并且,研究開發者已開發出各類新型UPVC 管材并走向市場,它們將代表著UPVC 管的發展趨勢。

表1 UPVC 材料的物化特性Table 1 Physical and chemical properties of UPVC material

2.2 體育館用節能環保玻璃

在傳統的建設用玻璃中,會使用大量的硅酸鹽玻璃,這種玻璃易碎且價格昂貴,而且硅酸鹽玻璃的制備需要使用大量的熱能,造成了資源浪費和污染環境。近些年來,建設用玻璃的使用量與日俱增,并逐漸開發出各種各樣的新型環保玻璃,例如泡沫玻璃、真空玻璃以及化學親和智能玻璃、夾層玻璃等。其中,泡沫玻璃是經過回收的廢舊玻璃在特定的添加劑作用下經發泡、融化等工藝制備而成,泡沫玻璃的優點不僅在于具有較小的密度,還具有優異耐腐蝕性,因此在建筑中具有廣泛的應用。夾層玻璃在建筑建設過程中常與混凝土搭配使用,同時具有隔離紫外線和隔音的效果。化學親和智能玻璃與夾層液晶玻璃有相似的性能,并且可以根據室內的溫度調節透光度。由此可見,綠色環保玻璃在建筑設施建造中不僅可以發揮自身的優勢,也可以將美學成分展現給大家。

2.3 體育館環保墻體

將綠色環保建材融入到體育館建設工程中,有利于使用者的使用并提高舒適度。并且,綠色環保材料所制備的環保墻體不僅可以提高材料的使用壽命,還可以提高墻體的穩定性,從而保障室內環境的安全。常見的綠色環保墻體建材主要有以下3 種:在樓梯中廣泛應用的模網混凝土；具有較強承重力的空心墻板承重墻體；隔熱性能好,抗裂性強以及滲透性優異的加氣混凝土砌磚。

3 綠色環保材料在體育器材中的應用

在體育運動過程中,體育器材選擇是開展體育運動的基礎條件,因為合適的體育器材既關系到體育運動的進行,也關系到運動者的安全健康。因此,體育器材的材料選擇是推進體育運動標準化、規范化的重要依據[5]。因此,這也促進了具有高穩定性、優異的舒適性以及環保性等綠色環保材料的開發和應用。目前的應用中,主要有石墨烯復合材料、碳纖維復合材料、環氧樹脂復合材料和不飽和聚酯復合材料等。

3.1 石墨烯復合材料

石墨烯(Graphene)是從石墨中剝離的具有一層原子厚度的二維晶體。以石墨烯為原料,所制備的石墨烯復合材料具有較高的穩定性和耐磨損性能。例如,胡煒在研究石墨烯鎂基復合材料時發現,石墨烯鎂基復合材料比AZ31 型商用鎂合金具有更強的耐磨損性能[6]。從馬艷輝在石墨烯鎂基復合材料的應用探討中,我們可以看出,石墨烯鎂基復合材料還具有質輕、優異的耐腐蝕和抗疲勞性能,如圖1 為石墨烯鎂基復合材料所制備的自行車。由此可見,石墨烯復合材料在體育器材領域的應用價值不可估量。

圖1 石墨烯鎂基復合材料所制備的自行車Fig.1 Bicycle prepared by graphene magnesium matrix composites

3.2 碳纖維復合材料

碳纖維主要是由碳元素所構成的纖維材料。各種碳纖維復合材料中,碳纖維的量一般都在90% 以上,但是由于碳纖維具有質輕的特性,在碳纖維復合材料中比重相對較小,因此具有較高的強度。例如,因碳纖維復合材料具備高阻尼的特性,在高爾夫球桿的制備中具有廣泛的應用；因質輕、力學性能優異的特性在網球拍也有廣泛的應用[7]。

3.3 環氧樹脂復合材料

環氧樹脂屬于熱固性樹脂,可與多種類型的固化劑發生交聯反應形成不溶、不熔的具有三向網狀結構的高聚物,其具有優良的絕緣性能、力學性能及化學穩定性等,被廣泛用于黏合劑、涂料等領域。因此常以環氧樹脂復合材料鋪設運動跑道,因為其可以提高運動者的蹬地力量。在用于室內裝飾與鋪設時,具有良好的柔韌性和緩沖性,這在一定程度上能夠減緩地面對運動者的沖擊,并且環氧樹脂復合材料還有消音性能[8]。

3.4 不飽和聚酯復合材料

不飽和聚酯樹脂是由二元羧酸和二元醇經過縮聚反應而成的聚合物。由于價格低廉,力學性能優異,利于生產和制備,并具有優異的耐腐蝕性和韌性,因此被廣泛應用于結構、防腐、絕緣等復合材料中[9]。不飽和聚酯復合材料在體育運動器材方面的應用,則主要包括球拍、單雙杠、跳板、賽艇、魚竿、撐桿等[10]。

4 綠色環保材料在體育服裝中的應用

體育運動服飾的選擇中,舒適度和優異的穩定性至關重要,因此,也促進了各種具有優異性能材料的開發和應用,其中,應用最為廣泛的有Оutlast 纖維、負離子功能性纖維以及Coolplus 纖維[11]。

4.1 Оutlast 纖維

Оutlast 纖維是一種新型腈綸,享有“智能空調”之稱。目前被大量應用于諸如滑雪服飾、運動服等戶外服裝以及運動型內衣。Оutlast 纖維制成的服裝之所以可以調節溫度,具有冬暖夏涼的特性,是因為面料中含有眾多具有能量轉換功能的相變材料微膠囊。目前Оutlast 纖維開發的面料中,為了適應消費者的需求,可以與其他纖維混紡制成具有不同性能的服飾,深受消費者的喜愛[12]。

4.2 負離子功能性纖維

負離子功能性纖維是經過人造纖維素改性制備而成,其制備工藝一般是在一定條件下在人造纖維制備過程中加入能夠產生熱電效應和壓電效應的電氣石微粉。其原理為:經過電氣石電離作用后,纖維表面空氣將會產生大量的負氧離子,從而具有一定的抗菌、殺毒與保健作用。因此,運動過程中穿上負離子功能性纖維制備的貼身衣物,能夠確保皮膚的健康并有助于避免其他因素威脅人體健康[13]。

4.3 Coolplus 纖維

Coolplus 纖維屬于可再生、可降解的綠色纖維。其截面為“+”型,因而表層存在大量的細微溝槽,所以由其制備的服裝在使用中不僅具有良好的吸濕透氣性和速干功能,還有一定的御寒性能。Coolplus 纖維在制備面料過程中,不僅可以單獨使用,還可以與其他纖維(棉、毛、麻等)混紡,從而可以應用于各種運動服裝。目前,Coolplus 纖維面料已經實現了在各種運動品牌中的廣泛應用[14]。

5 綠色環保材料在體育中應用所存在的問題與對策

綠色、安全和環保是綠色環保材料的重要特征,然而,綠色環保材料的發展一直存在著資源循環利用率低的問題。并且,隨著國家對綠色環保材料的研發、應用的大力支持,市場上的綠色環保材料魚龍混雜,難以辨別。由于目前并沒有完備的檢測手段對其進行甄別,造成綠色環保材料的發展存在著諸多障礙。因此,政府及有關部門加強監管力度,使生產企業從根本上認識,解決問題的漏洞。從而實現體育事業發展過程中所涉及的健康、安全、環保等要求,更好地維持綠色環保材料在體育事業方面的健康發展,這樣在體育運動領域中應用才會具有重要意義[2]。

此外,近年來,我國倡導的可持續發展戰略正在穩步實施,習近平總書記曾提出:綠水青山就是金山銀山,并倡導中國生態文明建設。因此,對于綠色環保材料的發展來說,應該借助這一機遇,不斷加大綠色環保材料的投資研發力度,充分利用可再生資源,從而實現綠色環保材料在體育運動領域的全方位應用。

6 結語

綜上所述,從體育運動員的服裝到體育器材,再到大型體育設施建設,綠色環保材料在體育中的應用正逐步進入大眾的視野。然而,雖說我國的體育事業發展水平正在逐步向發達國家靠近,但是仍然存在一定的差距,并且,綠色環保材料的開發、應用以及高昂的成本在一方面限制了它們在體育應用中的普及。但是,隨著國家對體育行業的大力支持,綠色環保材料產業的逐步擴大以及體育方面的科技水平將不斷進步,綠色環保材料在體育中的應用將良性發展,并將逐漸地順應時代的發展,替代傳統的體育建筑材料、體育器材材料以及體育服裝材料等,從而推動體育行業的長遠健康發展。