《体育器材概论》(第8章 体育器械应用材料)

1、 材料，特别是新材料研究和产业化水平，是衡量国家科技水平和实力的重要标志，材料，特别是新材料研究和产业化水平，是衡量国家科技水平和实力的重要标志，是世界各国优先发展的重要性领域。是世界各国优先发展的重要性领域。体育器材朝着强度大、重量轻、耐使用的方向发展。体育器材朝着强度大、重量轻、耐使用的方向发展。一、材料学一、材料学 材料是人类可以利用的物质。材料是人类可以利用的物质。材料学是研究材料的制备或加工工艺、材料结构材料学是研究材料的制备或加工工艺、材料结构与材料性能三者之间的相互关系的科学。与材料性能三者之间的相互关系的科学。涉及的理论包括固体物理学，材料化学，涉及的理论包括固体物理学，材料化

2、学，与电子工程结合，则衍生出电子材料，与机械结合则衍生出结构材料，与生物学与电子工程结合，则衍生出电子材料，与机械结合则衍生出结构材料，与生物学结合则衍生出生物材料等等。结合则衍生出生物材料等等。 1、概念、概念 （2）无机非金属）无机非金属（包括陶瓷材料，半导体材料等）2、材料的分类、材料的分类 （1）高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。包括橡胶、塑料、纤维、涂料、）高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。胶粘剂和高分子基复合材料。 如：赛车（自行车）轮胎、运动鞋底、泳道分道浮标、运如：赛车（自行车）轮胎、运动鞋底、泳道分道浮标、运动

3、服饰、运动鞋面、田径跑道地面涂层、降温背心、运动复合材料的粘合剂、各种球的动服饰、运动鞋面、田径跑道地面涂层、降温背心、运动复合材料的粘合剂、各种球的粘合剂、乒乓球拍等。粘合剂、乒乓球拍等。 （3）金属材料：一般分为黑色金属（铁、锰、铬），有色金属（金、银、铜、铅、）金属材料：一般分为黑色金属（铁、锰、铬），有色金属（金、银、铜、铅、锡、钛、硅等锡、钛、硅等64种）。种）。如球类器械、球门、球柱、体操器材、田径器材、健身器材、跳水如球类器械、球门、球柱、体操器材、田径器材、健身器材、跳水跳台架、赛车等；高档体育器材普遍使用有色金属材料：跳台架、赛车等；高档体育器材普遍使用有色金属材料：羽毛球拍

4、、网球拍、赛车、自羽毛球拍、网球拍、赛车、自行车、撑杆、球棒、球杆、射击枪械、子弹、击剑、雪杖、冰刀等。行车、撑杆、球棒、球杆、射击枪械、子弹、击剑、雪杖、冰刀等。（4）复合材料）复合材料 ：由两种或者更多种材料以恰当的组合方式构成。一般会以一种：由两种或者更多种材料以恰当的组合方式构成。一般会以一种材料做基体，另一种材料做为增强体材料做基体，另一种材料做为增强体 。它分为金属和非金属两大类。它分为金属和非金属两大类。 金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。陶瓷、石墨、碳

5、等。 增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。晶须、金属丝和硬质细粒等。 如：玻璃纤维撑杆、玻璃纤维双杠杠面、玻璃纤维头盔、玻璃钢赛艇（龙舟）、如：玻璃纤维撑杆、玻璃纤维双杠杠面、玻璃纤维头盔、玻璃钢赛艇（龙舟）、碳纤维自选车架、石墨碳纤维自选车架、石墨-碳纤维网球拍、肽合金高尔夫球杆球头、石墨碳纤维网球拍、肽合金高尔夫球杆球头、石墨-陶瓷网球拍、陶瓷网球拍、石墨鱼杆、加碳乒乒球拍、记忆碳羽毛球拍、铝合金羽毛球拍、碳纤维箭、肽合金击石墨鱼杆、加碳乒乒球拍、记忆碳羽毛

6、球拍、铝合金羽毛球拍、碳纤维箭、肽合金击剑、枪械、弓、赛车等等。剑、枪械、弓、赛车等等。 火山灰做的网球拍。火山灰做的网球拍。2、材料的分类、材料的分类 3、相关的研究文献、相关的研究文献（通过聊大图书馆-中文期刊全文数据库可查到）1高技术新材料的现状与展望.caj体育与材料1994.2g1942生物材料力学的发展与运动训练的关系1.pdf体育与材料1994.3s1943台湾的碳纤维.caj体育与材料1994.4t1944体育器材用木质层积塑料生产工艺的研究1.pdf体育与材料1994.2t1945新材料、新工艺在改写世界体育纪录中的作用.caj体育与材料1994.2x1946汽巴-嘉基复合材

7、料在非航空领域的应用.caj体育与材料1995.1q1957复合材料在体育用品方面的应用前景年好体育与材料1995.1 1958PVC涂层钢丝绳.caj体育与材料1995.1 1959复合材料产业在台湾的现状与趋势体育与材料1996.7 19610关键技术中的新材料(下)1.pdf体育与材料1996.10g19611关键技术中的新材料(上)1.pdf体育与材料1996.9g1961221世纪先进纤维与复合材料的市场机遇.caj体育与材料1997.1 19713关于高科技纤维应用开发的情况1.pdf体育与材料1997.1g19714碳纤维自行车车架的研制与开发.caj体育与材料1997.4t19

8、715体育运动对材料的依赖及面临的问题.caj体育与材料1997.9t19716FRP在体育器材方面的应用.caj体育与材料1997.619717碳纤维市场重新升温.caj体育与材料1998.1t19818高新材料的运用与体育运动的发展1.pdf体育与材料1998.2g19819世界钛应用及发展.caj体育与材料1998.4s19820台湾复合材料见闻.caj体育与材料1998.4t19821碳纤维的发展与建议.caj体育与材料1999.1t19922高新材料对体育运动发展的影响.caj体育与材料1999.4g19923舒适的增强内衬和外套1.pdf体育与材料1999.4s19924Ti-3A

9、l-2.5V钛合金异型管的研制和应用.caj体育与材料1999.619925新一代蓄光型发光颜料.caj体育与材料1999.6x19926孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识1体育与材料2000.1s20027孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识2体育与材料2000.1s20028孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识3体育与材料2000.1s20029孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识4体育与材料2000.1s20030孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识5体育与材料2000.1s20031孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识6体育与材料200

10、0.1s20032孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识7体育与材料2000.1s20033孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识8体育与材料2000.1s20034孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建常识9体育与材料2000.1s20035孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识10体育与材料2000.1s20036孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识11体育与材料2000.1s20037孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识12体育与材料2000.1s20038孙老师讲课：人工合成材料面层运动场地建设常识13体育与材料2000.1s20039孙老师讲课：人工

11、合成材料面层运动场地建设常识14体育与材料2000.1s20040工程塑料尼龙11的开发与应用.caj体育与材料2000.3g2034121世纪体育用品和高分子.caj体育与材料2000.4 20042现代新材料技术与体育运动水平的提高1.pdf体育与材料2000.5x20043纳米技术给竞技体育带来的伦理道德问题及对策研究1.pdf体育与材料2001.1n20144体育设施和运动器械用塑料及复合材料的选材.caj体育与材料2001.6t20145纳米技术在体育生物科学应用中的研究展望1.pdf体育与材料2002.4n20246高性能纤维与体育运动.caj体育与材料2002.8g20247碳纤

12、维的性能与用途.kdh体育与材料2002.2t20248先进材料中的佼佼者-复合材料和纳米材料.caj体育与材料2002.5x20249材料在体育器件中的应用().kdh体育与材料2002.6c20250世界碳纤维现状与进展1.pdf体育与材料2003.2s20351新材料技术在竞技体育中的应用与思考1.pdf体育与材料2003.1x20352竞技体育：纳米科技运用的新领域1.pdf体育与材料2004.1j20453纳米技术在竞技体育领域的应用展望1.pdf体育与材料2004.3n20454高性能纤维的发展和应用.caj体育与材料2004.5g20455高新材料在体育器材中的应用.kdh体育与

13、材料2004.2g20456车架重量仅为960克的轻量化碳纤维自行车.caj体育与材料2005.7c20557钛在体育用品中的应用.kdh体育与材料2005.6t20558纳米复合材料制网球及球拍亮相.kdh体育与材料2005.9n20559悉尼奥运会,塑料无处不在.kdh体育与材料2006.1x20660自行车车架材料以及镁合金的应用.caj体育与材料2006.8z20661纤维增强复合材料在体育器材上的应用.caj体育与材料2007.1x20762新材料的应用与竞技体育的发展.caj体育与材料2007.1x207 2008年年fastskin lzr racer快皮快皮第第4代由极轻、低阻

14、、防水和快干性能代由极轻、低阻、防水和快干性能LZR Pulse面料面料组成，是全球首套以高科技熔接生产的无皱褶比赛泳装。组成，是全球首套以高科技熔接生产的无皱褶比赛泳装。采集采集400位运动员数据，通过位运动员数据，通过3D模拟模拟泳衣表面排列百万个细小的棘齿泳衣表面排列百万个细小的棘齿 一、鲨鱼皮泳衣一、鲨鱼皮泳衣鲨鱼皮泳衣纤维丝结构图鲨鱼皮泳衣纤维丝结构图鲨鱼皮显微镜下结构图鲨鱼皮显微镜下结构图不同颜色的区域分别表示不同颜色的区域分别表示身体各部分所承受的静压身体各部分所承受的静压 在泳衣不同部位受到的摩擦阻力在泳衣不同部位受到的摩擦阻力 这款泳衣还充分融合了仿生学原理：在接缝这款泳衣还

15、充分融合了仿生学原理：在接缝处处模仿人类的肌腱模仿人类的肌腱，为运动员向后划水时提供动，为运动员向后划水时提供动力；在布料上力；在布料上模仿人类的皮肤，模仿人类的皮肤，富有弹性。实验富有弹性。实验表明，表明，“快皮快皮”的纤维可以减少的纤维可以减少3% 水的阻力，水的阻力，这在这在1%秒就能决定胜负的游泳比赛中有着非凡秒就能决定胜负的游泳比赛中有着非凡意义。意义。1999年年10月，国际泳联正式允许运动员穿月，国际泳联正式允许运动员穿快皮参赛。快皮参赛。 生物学家发现，鲨鱼皮肤表面粗糙的生物学家发现，鲨鱼皮肤表面粗糙的V形皱褶可以大大减少水流的摩擦力，使身体周形皱褶可以大大减少水流的摩擦力，使

16、身体周围的水流更高效地流过。围的水流更高效地流过。“快皮快皮”的超伸展纤维表面便是完全仿造鲨鱼皮肤表面制成的。的超伸展纤维表面便是完全仿造鲨鱼皮肤表面制成的。 二、碳纤维材料的应用二、碳纤维材料的应用 铝合金、钛金属取代钢铁，特别更轻、更强的碳纤维广泛使用后，自行车几乎铝合金、钛金属取代钢铁，特别更轻、更强的碳纤维广泛使用后，自行车几乎发生脱胎换骨的变化，赛艇、雪橇、滑雪板等运动器械也为之面目一新。碳纤维制发生脱胎换骨的变化，赛艇、雪橇、滑雪板等运动器械也为之面目一新。碳纤维制成的网球拍、羽毛球拍不但强度增加重量减轻并且成的网球拍、羽毛球拍不但强度增加重量减轻并且“甜点甜点”扩大。扩大。 全碳

17、素自行车全碳素自行车碳纤维撑杆碳纤维撑杆 二、碳纤维材料的应用二、碳纤维材料的应用有舵雪橇有舵雪橇无舵雪橇无舵雪橇滑雪板滑雪板滑雪板滑雪板 二、碳纤维材料的应用二、碳纤维材料的应用碳纤维网球拍碳纤维网球拍碳纤维羽毛班球拍碳纤维羽毛班球拍碳纤维赛艇碳纤维赛艇 三、钛的应用三、钛的应用 钛合金钛合金的强度超过的强度超过优质钢，但优质钢，但他轻于钢。他轻于钢。故它被广泛故它被广泛用于球拍、用于球拍、杆的制造。杆的制造。钛合金登山表钛合金登山表钛合金多功能运动表钛合金多功能运动表四四、纳米材料与体育器材、纳米材料与体育器材纳米涂料运用于体育建筑工程纳米涂料运用于体育建筑工程纳米材料隔热服纳米材料隔热服

18、纳米全碳素、钛合金（纳米全碳素、钛合金（120克壁球）克壁球） 纳米属于超微颗粒，纳米属于超微颗粒，1毫米毫米=1000000纳米，此状态下的物体，纳米，此状态下的物体，其物理特性发生变化。其物理特性发生变化。四四、纳米材料与体育器材、纳米材料与体育器材五五、运动场地面层涂料、运动场地面层涂料 各种运动场地各种运动场地面层都在面层涂一面层都在面层涂一层耐磨性、防滑性层耐磨性、防滑性强的涂料。强的涂料。环氧树酯网球场环氧树酯网球场聚氨酯塑胶篮球场聚氨酯塑胶篮球场丙烯酸球场丙烯酸球场环氧树脂、丙烯酸树酯环氧树脂、丙烯酸树酯环氧树酯地坪漆环氧树酯地坪漆 器材发展方向是：强度大、重量轻、经久耐用。运动

19、器材的设计除了遵从这一发器材发展方向是：强度大、重量轻、经久耐用。运动器材的设计除了遵从这一发展趋势外，正确处理好设计与材料的关系也至关重要。展趋势外，正确处理好设计与材料的关系也至关重要。工业设计。工业设计。 一、材料是设计的基础一、材料是设计的基础 材料是设计的基础，它体现产品的质感效果。材料是设计的基础，它体现产品的质感效果。 1、设计风格的演变，往往与新材料的发展和应用是同步进行的，不同性质的材料、设计风格的演变，往往与新材料的发展和应用是同步进行的，不同性质的材料与由它组成的不同结构的产品都会呈现出不同的视觉特征。与由它组成的不同结构的产品都会呈现出不同的视觉特征。 2、设计师要充分

20、了解各种材料的能和加工特点，使材料的性能特点得到充分发、设计师要充分了解各种材料的能和加工特点，使材料的性能特点得到充分发挥，才能设计出符合功能具有美感的产品。挥，才能设计出符合功能具有美感的产品。 二、材料是设计的补充二、材料是设计的补充 作为产品构成的物质要素，材料是设计的补充，它能丰富和完善设计，美化、修作为产品构成的物质要素，材料是设计的补充，它能丰富和完善设计，美化、修饰产品；弥补产品设计中的不足。饰产品；弥补产品设计中的不足。 1、产品的生产过程就是把材料要素转化为产品要素的过程。、产品的生产过程就是把材料要素转化为产品要素的过程。 2、材料的性能和效果直接关系到产品功能的发挥、产

21、品视觉信息的识别、产品、材料的性能和效果直接关系到产品功能的发挥、产品视觉信息的识别、产品结构的合理与否、产品自身形象的好坏，以及材料的运用和材料工艺是否最优、操控结构的合理与否、产品自身形象的好坏，以及材料的运用和材料工艺是否最优、操控性是否方便等。故材料的功能显得十分重要，它是产品设计的重要补充。性是否方便等。故材料的功能显得十分重要，它是产品设计的重要补充。 三、绿色材料是设计的潮流三、绿色材料是设计的潮流 绿色设计也称生态设计、环境设计。它反映人们对现代科技文化所引起的环境及绿色设计也称生态设计、环境设计。它反映人们对现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思。生态破坏的反思。 1、健康

22、、完美的设计离不开绿色材料的使用。、健康、完美的设计离不开绿色材料的使用。 2、复合材料将取代天然材料，材料的生态性与环保性是必须要考虑的问题。、复合材料将取代天然材料，材料的生态性与环保性是必须要考虑的问题。 3、复合材料具有弹性好（金属的硬度与强度）、广泛的物理机械性能（品种、复合材料具有弹性好（金属的硬度与强度）、广泛的物理机械性能（品种多）、成型加工容易（品质均一，可指生产）。多）、成型加工容易（品质均一，可指生产）。思考题思考题1、运动材料与体育器材设计的关系是什么？运动材料与体育器材设计的关系是什么？ 2002年5月10日，国家质量监督检验检疫局批准了国家统计局修订的国家标准国民经济行业分类（GB/T454-2002）。体育器材制造为（242）被列在制造业门类（C）的文教体育器材制造业（24）大类中。也是体育器材业经济指标统计的体系，包括五个小类（见Word文档：国民经济行业分类与代码.doc）。 一、球类制造一、球类制造 1、可充气球类：篮、排、足、手、水、橄榄球等 。 2、其他球类：乒乓、台、羽毛、网球、高尔夫、门、棒、垒、保龄球等。 二、体育器材及配件制造二、体育器材及配件制造 体育器材及配件制造：1）竞技比赛器材）竞技比赛器材，包括球类、体操、田径、举重、水上运动、冰雪运动、射击、射箭、击剑等运动器材；2）各种竞技比赛用品）各种竞技比赛用