碳纖維雙向布在體育器材上的應用分析

日期：2020-05-09 來源：海寧安捷復合材料有限責任公司 瀏覽：1098

碳纖維雙向布在體育器材上的應用分析

 

陳靜波1，徐智浩1

 

(1.海寧安捷復合材料有限責任公司，浙江，海寧　314400 ）

 

引言



隨著我國商業經濟的發展，人們的物質生活水平也在不斷提高，然而越來越快的生活和工作節奏也給人們帶來了或大或小的壓力。于是更多的人選擇利用運動來舒緩自己的身心，排解自己的壓力，使體育行業得到了空前的繁榮。然而，現代競技體育發展對體育器材的改進與研制的要求也提上日程。 

由于碳纖維增具有質量輕、高強度、高模量、耐高溫、耐疲勞性等特點，近年來已被賦予雙向布的形式，在體育器材上得到廣泛的應用。

 

碳纖維雙向布結構與材料簡述



碳纖維雙向布是以碳纖維為基體材料，以棉線為輔助材料，，經經線緯線編織工藝處理形成的一種新型復合材料。碳纖維提供了碳纖維雙向布布所需要的高強度，棉線使碳纖維紗線固定不脫落，編織成完整的碳纖維雙向布，提高穩定性。雙向玻璃纖維布主要以玻璃纖維為基體材料，以棉線為輔助材料，經引紗、經緯線編織、預成型、裁剪等處理制造而成。

碳纖維是含碳量在90%以上的高性能纖維材料，是由有機纖維原絲在1000℃以上的高溫下碳化形成。碳纖維是一種力學性能十分優異的纖維材料，主要體現在其比重不到鋼材料的四分之一，拉伸強度在3500Mpa以上。此外，碳纖維還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐疲勞、耐蠕變性、導電性、導熱性、小比重和熱膨脹系數小的優良性能。與其他芳綸纖維、玻璃纖維不同，碳纖維具有具有明顯的各向異性，柔軟可加工性。

?碳纖維雙向布的應用優勢



1優異的機械性能

碳纖維單絲的比強度和比模量是木質的3-4倍，是鋼材的10倍以上。突出的力學性能是碳纖維雙向布替代木材和鋼材成為體育器材制作的優良材料。

2質量輕

碳纖維雙向布質量極輕。尤其是羽毛球拍、網球拍、高爾夫球桿等體育器材，輕質的手感可以降低動力要求，節約能耗，使用方便。

3柔軟加工性強


碳纖維雙向布的可塑性極佳，可以任意加工成各式形狀。同時可以根據使用者的不同需求來設計加工體育器材。


圖1碳纖維雙向布

 

?碳纖維雙向布應用實例

碳纖維雙向布因其輕質高強的特質，在需運動者用力的體育器材方面被廣泛應用，并彰顯出其獨特的優勢。以下就將舉幾個實例。
1網球拍
網球運動于19世紀在英國伯明翰興起。在20世紀中，得到廣泛發展，并成為一項性的體育運動。隨著網球運動的收到人們的青睞以及普及，網球拍的輕量化也日益受到關注。
在20世紀70年代，美國相關公司已經將碳纖維應用到網球拍上。就目前而言，一些中高檔的網球拍都已經運用了碳纖維雙向布這種復合材料。比其他材料相比，碳纖維雙向布的優勢是顯而易見的。碳纖維雙向布的低密度使得網球拍可以輕量化、大型化；其高強度高模量的特性可以承受更大的網線拉力，大概高出20%至40%左右；重要的是碳纖維雙向布優異的減震阻尼性能使網球拍不易起振，賦予運動員更多的舒適感。
2自行車
隨著社會經濟的高速發展，自行車已經不僅僅是代步工具，更是作為一種健身、鍛煉、競賽工具出現在日常生活中。因此，這對自行車的性能改善也是一個發展的契機。一般來說，自行車的車構架、前叉部件、曲軸、座位支架這四個部位都可以運用到碳纖維雙向布。質輕、高強、可塑性佳的碳纖維雙向布的應用，可以降低自行車的自身的重量，便于騎行者更好的控制自行車車體，同時碳纖維雙向布可以賦予自行車美好的外觀和優良的剛性和減震的性能。
3高爾夫球桿
高爾夫球運動從20世紀三十年代興起后就一直是一項貴族運動，上個世紀末，碳纖維雙向布就已經開始在高爾夫球桿上應用，且數量已經超過鋼材質球桿。眾所周知，高爾夫運動球桿的質量對高爾夫運動的進球數量有很大的影響。頭重桿輕的高爾夫球桿可以提高揮桿速度，提高進球的準確率。而碳纖維雙向布正是彌補了其他材質的這一不足，碳纖維雙向布的低密度、彈性高,耐沖擊不僅可以減輕高爾夫桿的重量，還便于運動員充分發揮打球的技術。總而言之，碳纖維雙向布的應用適應了高爾夫球的飛行距離和穩定性要求，已得到廣泛使用。
4滑雪板
滑雪運動是近幾年興起的一項新興運動，尤其得到青少年的青睞。然而高性能的滑雪板可以使運動員的安全性和舒適性得到保障。日常生產中，滑雪板的材質有三種，分別是木質、金屬質和纖維增強材料。木質雖然價格便宜但是卻容易受潮損壞，使用壽命短；金屬質雖然能有效抗潮濕但價格相對高，適應性差。相反，碳纖維雙向布輕質高強，適應任何雪質的雪地，且耐腐蝕性佳，維護簡便，彌補了金屬質和木質的缺陷和不足。為重要的是，碳纖維雙向布可以起到減震、增加韌性的作用，對于使用者的運動成績也提供了一定的保證。

 

?總結



隨著全民健身政策的鼓勵與支持，體育運動越來越成為人們健身、打發時間的一種娛樂方式。體育行業的“家?；?rdquo;，為碳纖維雙向布在體育器材上的應用發展帶來了新的契機。

21世紀，碳纖維雙向布的應用成為體育器材發展的主流。