《體育器材概論》(第8章 體育器械應(yīng)用材料)

1、 材料，特別是新材料研究和產(chǎn)業(yè)化水平，是衡量國家科技水平和實力的重要標(biāo)志，材料，特別是新材料研究和產(chǎn)業(yè)化水平，是衡量國家科技水平和實力的重要標(biāo)志，是世界各國優(yōu)先發(fā)展的重要性領(lǐng)域。是世界各國優(yōu)先發(fā)展的重要性領(lǐng)域。體育器材朝著強度大、重量輕、耐使用的方向發(fā)展。體育器材朝著強度大、重量輕、耐使用的方向發(fā)展。一、材料學(xué)一、材料學(xué) 材料是人類可以利用的物質(zhì)。材料是人類可以利用的物質(zhì)。材料學(xué)是研究材料的制備或加工工藝、材料結(jié)構(gòu)材料學(xué)是研究材料的制備或加工工藝、材料結(jié)構(gòu)與材料性能三者之間的相互關(guān)系的科學(xué)。與材料性能三者之間的相互關(guān)系的科學(xué)。涉及的理論包括固體物理學(xué)，材料化學(xué)，涉及的理論包括固體物理學(xué)，材料化

2、學(xué)，與電子工程結(jié)合，則衍生出電子材料，與機械結(jié)合則衍生出結(jié)構(gòu)材料，與生物學(xué)與電子工程結(jié)合，則衍生出電子材料，與機械結(jié)合則衍生出結(jié)構(gòu)材料，與生物學(xué)結(jié)合則衍生出生物材料等等。結(jié)合則衍生出生物材料等等。 1、概念、概念 （2）無機非金屬）無機非金屬（包括陶瓷材料，半導(dǎo)體材料等）2、材料的分類、材料的分類 （1）高分子材料：以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。包括橡膠、塑料、纖維、涂料、）高分子材料：以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。 如：賽車（自行車）輪胎、運動鞋底、泳道分道浮標(biāo)、運如：賽車（自行車）輪胎、運動鞋底、泳道分道浮標(biāo)、運動

3、服飾、運動鞋面、田徑跑道地面涂層、降溫背心、運動復(fù)合材料的粘合劑、各種球的動服飾、運動鞋面、田徑跑道地面涂層、降溫背心、運動復(fù)合材料的粘合劑、各種球的粘合劑、乒乓球拍等。粘合劑、乒乓球拍等。 （3）金屬材料：一般分為黑色金屬（鐵、錳、鉻），有色金屬（金、銀、銅、鉛、）金屬材料：一般分為黑色金屬（鐵、錳、鉻），有色金屬（金、銀、銅、鉛、錫、鈦、硅等錫、鈦、硅等64種）。種）。如球類器械、球門、球柱、體操器材、田徑器材、健身器材、跳水如球類器械、球門、球柱、體操器材、田徑器材、健身器材、跳水跳臺架、賽車等；高檔體育器材普遍使用有色金屬材料：跳臺架、賽車等；高檔體育器材普遍使用有色金屬材料：羽毛球拍

4、、網(wǎng)球拍、賽車、自羽毛球拍、網(wǎng)球拍、賽車、自行車、撐桿、球棒、球桿、射擊槍械、子彈、擊劍、雪杖、冰刀等。行車、撐桿、球棒、球桿、射擊槍械、子彈、擊劍、雪杖、冰刀等。（4）復(fù)合材料）復(fù)合材料 ：由兩種或者更多種材料以恰當(dāng)?shù)慕M合方式構(gòu)成。一般會以一種：由兩種或者更多種材料以恰當(dāng)?shù)慕M合方式構(gòu)成。一般會以一種材料做基體，另一種材料做為增強體材料做基體，另一種材料做為增強體 。它分為金屬和非金屬兩大類。它分為金屬和非金屬兩大類。 金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。陶瓷、石墨、碳

5、等。 增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。 如：玻璃纖維撐桿、玻璃纖維雙杠杠面、玻璃纖維頭盔、玻璃鋼賽艇（龍舟）、如：玻璃纖維撐桿、玻璃纖維雙杠杠面、玻璃纖維頭盔、玻璃鋼賽艇（龍舟）、碳纖維自選車架、石墨碳纖維自選車架、石墨-碳纖維網(wǎng)球拍、肽合金高爾夫球桿球頭、石墨碳纖維網(wǎng)球拍、肽合金高爾夫球桿球頭、石墨-陶瓷網(wǎng)球拍、陶瓷網(wǎng)球拍、石墨魚桿、加碳乒乒球拍、記憶碳羽毛球拍、鋁合金羽毛球拍、碳纖維箭、肽合金擊石墨魚桿、加碳乒乒球拍、記憶碳羽毛

6、球拍、鋁合金羽毛球拍、碳纖維箭、肽合金擊劍、槍械、弓、賽車等等。劍、槍械、弓、賽車等等。 火山灰做的網(wǎng)球拍?；鹕交易龅木W(wǎng)球拍。2、材料的分類、材料的分類 3、相關(guān)的研究文獻、相關(guān)的研究文獻（通過聊大圖書館-中文期刊全文數(shù)據(jù)庫可查到）1高技術(shù)新材料的現(xiàn)狀與展望.caj體育與材料1994.2g1942生物材料力學(xué)的發(fā)展與運動訓(xùn)練的關(guān)系1.pdf體育與材料1994.3s1943臺灣的碳纖維.caj體育與材料1994.4t1944體育器材用木質(zhì)層積塑料生產(chǎn)工藝的研究1.pdf體育與材料1994.2t1945新材料、新工藝在改寫世界體育紀(jì)錄中的作用.caj體育與材料1994.2x1946汽巴-嘉基復(fù)合材

7、料在非航空領(lǐng)域的應(yīng)用.caj體育與材料1995.1q1957復(fù)合材料在體育用品方面的應(yīng)用前景年好體育與材料1995.1 1958PVC涂層鋼絲繩.caj體育與材料1995.1 1959復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)在臺灣的現(xiàn)狀與趨勢體育與材料1996.7 19610關(guān)鍵技術(shù)中的新材料(下)1.pdf體育與材料1996.10g19611關(guān)鍵技術(shù)中的新材料(上)1.pdf體育與材料1996.9g1961221世紀(jì)先進纖維與復(fù)合材料的市場機遇.caj體育與材料1997.1 19713關(guān)于高科技纖維應(yīng)用開發(fā)的情況1.pdf體育與材料1997.1g19714碳纖維自行車車架的研制與開發(fā).caj體育與材料1997.4t19

8、715體育運動對材料的依賴及面臨的問題.caj體育與材料1997.9t19716FRP在體育器材方面的應(yīng)用.caj體育與材料1997.619717碳纖維市場重新升溫.caj體育與材料1998.1t19818高新材料的運用與體育運動的發(fā)展1.pdf體育與材料1998.2g19819世界鈦應(yīng)用及發(fā)展.caj體育與材料1998.4s19820臺灣復(fù)合材料見聞.caj體育與材料1998.4t19821碳纖維的發(fā)展與建議.caj體育與材料1999.1t19922高新材料對體育運動發(fā)展的影響.caj體育與材料1999.4g19923舒適的增強內(nèi)襯和外套1.pdf體育與材料1999.4s19924Ti-3A

9、l-2.5V鈦合金異型管的研制和應(yīng)用.caj體育與材料1999.619925新一代蓄光型發(fā)光顏料.caj體育與材料1999.6x19926孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識1體育與材料2000.1s20027孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識2體育與材料2000.1s20028孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識3體育與材料2000.1s20029孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識4體育與材料2000.1s20030孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識5體育與材料2000.1s20031孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識6體育與材料200

10、0.1s20032孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識7體育與材料2000.1s20033孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識8體育與材料2000.1s20034孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建常識9體育與材料2000.1s20035孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識10體育與材料2000.1s20036孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識11體育與材料2000.1s20037孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識12體育與材料2000.1s20038孫老師講課：人工合成材料面層運動場地建設(shè)常識13體育與材料2000.1s20039孫老師講課：人工

11、合成材料面層運動場地建設(shè)常識14體育與材料2000.1s20040工程塑料尼龍11的開發(fā)與應(yīng)用.caj體育與材料2000.3g2034121世紀(jì)體育用品和高分子.caj體育與材料2000.4 20042現(xiàn)代新材料技術(shù)與體育運動水平的提高1.pdf體育與材料2000.5x20043納米技術(shù)給競技體育帶來的倫理道德問題及對策研究1.pdf體育與材料2001.1n20144體育設(shè)施和運動器械用塑料及復(fù)合材料的選材.caj體育與材料2001.6t20145納米技術(shù)在體育生物科學(xué)應(yīng)用中的研究展望1.pdf體育與材料2002.4n20246高性能纖維與體育運動.caj體育與材料2002.8g20247碳纖

12、維的性能與用途.kdh體育與材料2002.2t20248先進材料中的佼佼者-復(fù)合材料和納米材料.caj體育與材料2002.5x20249材料在體育器件中的應(yīng)用().kdh體育與材料2002.6c20250世界碳纖維現(xiàn)狀與進展1.pdf體育與材料2003.2s20351新材料技術(shù)在競技體育中的應(yīng)用與思考1.pdf體育與材料2003.1x20352競技體育：納米科技運用的新領(lǐng)域1.pdf體育與材料2004.1j20453納米技術(shù)在競技體育領(lǐng)域的應(yīng)用展望1.pdf體育與材料2004.3n20454高性能纖維的發(fā)展和應(yīng)用.caj體育與材料2004.5g20455高新材料在體育器材中的應(yīng)用.kdh體育與

13、材料2004.2g20456車架重量僅為960克的輕量化碳纖維自行車.caj體育與材料2005.7c20557鈦在體育用品中的應(yīng)用.kdh體育與材料2005.6t20558納米復(fù)合材料制網(wǎng)球及球拍亮相.kdh體育與材料2005.9n20559悉尼奧運會,塑料無處不在.kdh體育與材料2006.1x20660自行車車架材料以及鎂合金的應(yīng)用.caj體育與材料2006.8z20661纖維增強復(fù)合材料在體育器材上的應(yīng)用.caj體育與材料2007.1x20762新材料的應(yīng)用與競技體育的發(fā)展.caj體育與材料2007.1x207 2008年年fastskin lzr racer快皮快皮第第4代由極輕、低阻

14、、防水和快干性能代由極輕、低阻、防水和快干性能LZR Pulse面料面料組成，是全球首套以高科技熔接生產(chǎn)的無皺褶比賽泳裝。組成，是全球首套以高科技熔接生產(chǎn)的無皺褶比賽泳裝。采集采集400位運動員數(shù)據(jù)，通過位運動員數(shù)據(jù)，通過3D模擬模擬泳衣表面排列百萬個細小的棘齒泳衣表面排列百萬個細小的棘齒 一、鯊魚皮泳衣一、鯊魚皮泳衣鯊魚皮泳衣纖維絲結(jié)構(gòu)圖鯊魚皮泳衣纖維絲結(jié)構(gòu)圖鯊魚皮顯微鏡下結(jié)構(gòu)圖鯊魚皮顯微鏡下結(jié)構(gòu)圖不同顏色的區(qū)域分別表示不同顏色的區(qū)域分別表示身體各部分所承受的靜壓身體各部分所承受的靜壓 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 這款泳衣還充分融合了仿生學(xué)原理：在接縫這款泳衣還

15、充分融合了仿生學(xué)原理：在接縫處處模仿人類的肌腱模仿人類的肌腱，為運動員向后劃水時提供動，為運動員向后劃水時提供動力；在布料上力；在布料上模仿人類的皮膚，模仿人類的皮膚，富有彈性。實驗富有彈性。實驗表明，表明，“快皮快皮”的纖維可以減少的纖維可以減少3% 水的阻力，水的阻力，這在這在1%秒就能決定勝負(fù)的游泳比賽中有著非凡秒就能決定勝負(fù)的游泳比賽中有著非凡意義。意義。1999年年10月，國際泳聯(lián)正式允許運動員穿月，國際泳聯(lián)正式允許運動員穿快皮參賽。快皮參賽。 生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鯊魚皮膚表面粗糙的生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鯊魚皮膚表面粗糙的V形皺褶可以大大減少水流的摩擦力，使身體周形皺褶可以大大減少水流的摩擦力，使

16、身體周圍的水流更高效地流過。圍的水流更高效地流過。“快皮快皮”的超伸展纖維表面便是完全仿造鯊魚皮膚表面制成的。的超伸展纖維表面便是完全仿造鯊魚皮膚表面制成的。 二、碳纖維材料的應(yīng)用二、碳纖維材料的應(yīng)用 鋁合金、鈦金屬取代鋼鐵，特別更輕、更強的碳纖維廣泛使用后，自行車幾乎鋁合金、鈦金屬取代鋼鐵，特別更輕、更強的碳纖維廣泛使用后，自行車幾乎發(fā)生脫胎換骨的變化，賽艇、雪橇、滑雪板等運動器械也為之面目一新。碳纖維制發(fā)生脫胎換骨的變化，賽艇、雪橇、滑雪板等運動器械也為之面目一新。碳纖維制成的網(wǎng)球拍、羽毛球拍不但強度增加重量減輕并且成的網(wǎng)球拍、羽毛球拍不但強度增加重量減輕并且“甜點甜點”擴大。擴大。 全碳

17、素自行車全碳素自行車碳纖維撐桿碳纖維撐桿 二、碳纖維材料的應(yīng)用二、碳纖維材料的應(yīng)用有舵雪橇有舵雪橇無舵雪橇無舵雪橇滑雪板滑雪板滑雪板滑雪板 二、碳纖維材料的應(yīng)用二、碳纖維材料的應(yīng)用碳纖維網(wǎng)球拍碳纖維網(wǎng)球拍碳纖維羽毛班球拍碳纖維羽毛班球拍碳纖維賽艇碳纖維賽艇 三、鈦的應(yīng)用三、鈦的應(yīng)用 鈦合金鈦合金的強度超過的強度超過優(yōu)質(zhì)鋼，但優(yōu)質(zhì)鋼，但他輕于鋼。他輕于鋼。故它被廣泛故它被廣泛用于球拍、用于球拍、桿的制造。桿的制造。鈦合金登山表鈦合金登山表鈦合金多功能運動表鈦合金多功能運動表四四、納米材料與體育器材、納米材料與體育器材納米涂料運用于體育建筑工程納米涂料運用于體育建筑工程納米材料隔熱服納米材料隔熱服

18、納米全碳素、鈦合金（納米全碳素、鈦合金（120克壁球）克壁球） 納米屬于超微顆粒，納米屬于超微顆粒，1毫米毫米=1000000納米，此狀態(tài)下的物體，納米，此狀態(tài)下的物體，其物理特性發(fā)生變化。其物理特性發(fā)生變化。四四、納米材料與體育器材、納米材料與體育器材五五、運動場地面層涂料、運動場地面層涂料 各種運動場地各種運動場地面層都在面層涂一面層都在面層涂一層耐磨性、防滑性層耐磨性、防滑性強的涂料。強的涂料。環(huán)氧樹酯網(wǎng)球場環(huán)氧樹酯網(wǎng)球場聚氨酯塑膠籃球場聚氨酯塑膠籃球場丙烯酸球場丙烯酸球場環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹酯環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹酯環(huán)氧樹酯地坪漆環(huán)氧樹酯地坪漆 器材發(fā)展方向是：強度大、重量輕、經(jīng)久耐用。運動

19、器材的設(shè)計除了遵從這一發(fā)器材發(fā)展方向是：強度大、重量輕、經(jīng)久耐用。運動器材的設(shè)計除了遵從這一發(fā)展趨勢外，正確處理好設(shè)計與材料的關(guān)系也至關(guān)重要。展趨勢外，正確處理好設(shè)計與材料的關(guān)系也至關(guān)重要。工業(yè)設(shè)計。工業(yè)設(shè)計。 一、材料是設(shè)計的基礎(chǔ)一、材料是設(shè)計的基礎(chǔ) 材料是設(shè)計的基礎(chǔ)，它體現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)感效果。材料是設(shè)計的基礎(chǔ)，它體現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)感效果。 1、設(shè)計風(fēng)格的演變，往往與新材料的發(fā)展和應(yīng)用是同步進行的，不同性質(zhì)的材料、設(shè)計風(fēng)格的演變，往往與新材料的發(fā)展和應(yīng)用是同步進行的，不同性質(zhì)的材料與由它組成的不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品都會呈現(xiàn)出不同的視覺特征。與由它組成的不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品都會呈現(xiàn)出不同的視覺特征。 2、設(shè)計師要充分

20、了解各種材料的能和加工特點，使材料的性能特點得到充分發(fā)、設(shè)計師要充分了解各種材料的能和加工特點，使材料的性能特點得到充分發(fā)揮，才能設(shè)計出符合功能具有美感的產(chǎn)品。揮，才能設(shè)計出符合功能具有美感的產(chǎn)品。 二、材料是設(shè)計的補充二、材料是設(shè)計的補充 作為產(chǎn)品構(gòu)成的物質(zhì)要素，材料是設(shè)計的補充，它能豐富和完善設(shè)計，美化、修作為產(chǎn)品構(gòu)成的物質(zhì)要素，材料是設(shè)計的補充，它能豐富和完善設(shè)計，美化、修飾產(chǎn)品；彌補產(chǎn)品設(shè)計中的不足。飾產(chǎn)品；彌補產(chǎn)品設(shè)計中的不足。 1、產(chǎn)品的生產(chǎn)過程就是把材料要素轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品要素的過程。、產(chǎn)品的生產(chǎn)過程就是把材料要素轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品要素的過程。 2、材料的性能和效果直接關(guān)系到產(chǎn)品功能的發(fā)揮、產(chǎn)

21、品視覺信息的識別、產(chǎn)品、材料的性能和效果直接關(guān)系到產(chǎn)品功能的發(fā)揮、產(chǎn)品視覺信息的識別、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理與否、產(chǎn)品自身形象的好壞，以及材料的運用和材料工藝是否最優(yōu)、操控結(jié)構(gòu)的合理與否、產(chǎn)品自身形象的好壞，以及材料的運用和材料工藝是否最優(yōu)、操控性是否方便等。故材料的功能顯得十分重要，它是產(chǎn)品設(shè)計的重要補充。性是否方便等。故材料的功能顯得十分重要，它是產(chǎn)品設(shè)計的重要補充。 三、綠色材料是設(shè)計的潮流三、綠色材料是設(shè)計的潮流 綠色設(shè)計也稱生態(tài)設(shè)計、環(huán)境設(shè)計。它反映人們對現(xiàn)代科技文化所引起的環(huán)境及綠色設(shè)計也稱生態(tài)設(shè)計、環(huán)境設(shè)計。它反映人們對現(xiàn)代科技文化所引起的環(huán)境及生態(tài)破壞的反思。生態(tài)破壞的反思。 1、健康

22、、完美的設(shè)計離不開綠色材料的使用。、健康、完美的設(shè)計離不開綠色材料的使用。 2、復(fù)合材料將取代天然材料，材料的生態(tài)性與環(huán)保性是必須要考慮的問題。、復(fù)合材料將取代天然材料，材料的生態(tài)性與環(huán)保性是必須要考慮的問題。 3、復(fù)合材料具有彈性好（金屬的硬度與強度）、廣泛的物理機械性能（品種、復(fù)合材料具有彈性好（金屬的硬度與強度）、廣泛的物理機械性能（品種多）、成型加工容易（品質(zhì)均一，可指生產(chǎn)）。多）、成型加工容易（品質(zhì)均一，可指生產(chǎn)）。思考題思考題1、運動材料與體育器材設(shè)計的關(guān)系是什么？運動材料與體育器材設(shè)計的關(guān)系是什么？ 2002年5月10日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局批準(zhǔn)了國家統(tǒng)計局修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)國民經(jīng)濟行業(yè)分類（GB/T454-2002）。體育器材制造為（242）被列在制造業(yè)門類（C）的文教體育器材制造業(yè)（24）大類中。也是體育器材業(yè)經(jīng)濟指標(biāo)統(tǒng)計的體系，包括五個小類（見Word文檔：國民經(jīng)濟行業(yè)分類與代碼.doc）。 一、球類制造一、球類制造 1、可充氣球類：籃、排、足、手、水、橄欖球等 。 2、其他球類：乒乓、臺、羽毛、網(wǎng)球、高爾夫、門、棒、壘、保齡球等。 二、體育器材及配件制造二、體育器材及配件制造 體育器材及配件制造：1）競技比賽器材）競技比賽器材，包括球類、體操、田徑、舉重、水上運動、冰雪運動、射擊、射箭、擊劍等運動器材；2）各種競技比賽用品）各種競技比賽用