纺织材料在体育运动领域的应用及发展

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1. 江西服装学院，江西 南昌 330201；2. 江西省现代服装工程技术研究中心，江西 南昌 330201

改革开放40年使得国家的经济和社会发展都取得了令世界瞩目的成就，人民的生活水平大幅提高，通过体育运动获得健康的观念逐渐深入人心，这都给体育运动事业相关领域的发展注入了强大的动力。体育运动领域用纺织材料作为体育运动过程中不可分割的重要组成部分，在逐渐向智能化和绿色环保化的方向发展，其在体育运动领域的应用也越来越广泛。本文通过查阅参考文献，概述纺织材料在体育运动领域的应用，并总结其存在的问题及发展趋势，以期为纺织材料在体育运动领域的进一步应用提供理论参考。

1 纺织材料在体育运动领域的应用

纺织材料在体育运动领域的应用范围较广泛，如运动服装、运动鞋、网球拍、乒乓球拍、滑雪板等，都含有纺织材料。随着纺织新材料的开发及大量应用，其在体育运动领域的应用将更加广泛，体育运动领域用纺织产品的品质将更加优良，功能也将更加齐全且多样化。

1.1 运动服装

运动过程一般都伴随着流汗和意外碰撞等情况。为了提高运动者的舒适性及降低意外事故可能带来的伤害，在运动服装设计中，面料的选择至关重要。生活品质的不断提高使得人们对运动服装的要求已不再局限于吸湿、透气和弹性，还要求其具有一定的功能，这为功能性纺织纤维在运动服装中应用提供了一个发展契机。

Coolplus纤维是一种模仿自然生态的纤维，其表面具有很多微孔结构和沟槽，因此具有良好的吸湿透气性能，而且能够快速地将汗液排出去，具有快干的功能，其吸湿排汗原理及特色与用途如图1所示[1]。Coolplus纤维还是一种可再生、可降解的绿色纤维，适应当今社会广泛倡导的绿色生产要求，其面料具有环保、舒适功能，已广泛应用于各类运动品牌。

图1 Coolplus纤维吸湿排汗原理示意及特色与用途

Coolmax纤维由美国杜邦公司研制，属四管道异形聚酯纤维，横截面呈“十”字形[2]。Coolmax纤维面料整体呈现比较轻薄、透气的特点，具有优良的导湿效果，这使得人们在运动过程中能够保持服装整体干净和清爽。此外，Coolmax纤维面料不易收缩变形，其耐磨性较好且弹性优良，所以由其制成的运动服装具有较长的使用寿命，可以满足各类剧烈运动对服装性能的要求，深受各运动品牌的喜爱，并得到了大量应用。

Thermolite纤维是根据北极熊的绒毛结构研制而成的一种中空纤维，其结构如图2所示。Thermolite纤维最大的特点是能够储存大量的静止空气，所以这种纤维制成的面料具有较好的保暖效果，被广泛应用于制作各类冬季使用的羽绒服、登山服及出行旅游的睡袋，既轻便又舒适，深受消费者的青睐[3-4]。

图2 Thermolite纤维结构

1.2 运动护具

传统的运动护具一般采用橡胶和纺织材料复合制备，具有一定的保护作用，但存在透气性差、容易老化和无法回收利用等问题。随着纺织材料加工技术的不断进步，利用高性能纺织材料制备的运动护具能够有效地弥补传统运动护具的缺陷。

热熔黏合纤维在加热状态下会熔融而具有黏合性能，可以和三维卷曲中空涤纶纤维黏合制备运动护具。三维卷曲中空涤纶纤维本身呈中空卷曲状态，可使运动护具呈现蓬松、透气的效果，同时有一定的强力。这种运动护具还有很好的缓冲性能和透气性能，而且可以回收[5]。

三维纺织复合材料的力学性能优异，如抗冲击性好、质量小和可整体织造等，能够满足不同运动护具的要求，其在运动护具中的应用前景广阔[6]。

1.3 运动器材

运动器材对人们在运动过程中的体验感影响较大。传统的运动器材多采用金属材料，质量较大，使用效率较低。全民运动思潮的兴起使人们对运动器材的性能要求越来越高。与金属材料相比，纺织材料在某些性能上具有较明显的优势，并已逐渐代替金属材料用于制作运动器材[7]。

碳纤维复合材料的强度明显高于金属材料。沿纤维方向对碳纤维复合材料施加外力时，纤维受力方向一致，而且由于基体的束缚作用，纤维断裂后可继续发挥传递应力的作用，因此碳纤维复合材料的强度较高。碳纤维的密度远低于金属，所以碳纤维复合材料的质量比金属材料明显减小。此外，碳纤维复合材料的抗疲劳性能优异，在加工或使用过程中受到外力作用时其性能不会轻易发生明显变化，尤其是在高温或低温环境下。还有，碳纤维复合材料运动器材在使用过程中能有效降低噪声，减少噪声对运动环境的不利影响[8]67。因此，碳纤维复合材料运动器材的使用范围较广[9]。

聚酯复合材料因韧性好且质量较小，已逐步代替钢材和木材在运动器材中的应用。帆板、跳水等运动项目对运动者的身体健康存在很大的安全风险，其相关运动器材的安全性能及质量非常重要。聚酯复合材料正好符合这类运动器材的需求。另外，聚酯复合材料还广泛应用于滑轮、滑雪板、划桨、吊伞索、高尔夫球及曲棍球棒等运动器材，其质量很小，但是可承受的外力很高，综合性能优良，而且不会产生蠕变[8]68。

1.4 运动场地

运动场地是多数运动项目进行的必要前提条件。足球、篮球、高尔夫球等项目，都需要面积较大的运动场地。

传统运动场馆使用的建筑材料具有质量大且耐热性较差的缺点，现已逐渐被纺织复合材料取代。如高强玻璃纤维因力学性能优异且耐光、耐热性好，已广泛应用于各类大型运动场馆的屋顶建筑。与钢筋、水泥等传统建筑材料相比，纺织膜结构材料具有质量小、结构性能稳定且透光性优异等特点，应用于建设大型室内运动场地的屋顶，不仅可有效改善传统建筑材料采光性较差的现象，还能减少屋顶承重材料的使用，在一定程度上节约建筑成本。目前，国内的一些运动场馆建设使用了纺织膜结构材料(图3)。

(a) 秦皇岛张拉膜体育馆

(b) 西安体育馆

杨小兵等[10]以聚乙烯树脂为主要原料，成功制备了一种可释放负离子的草丝纤维。利用这种草丝纤维建设的人造草坪可有效释放负离子，具有一定的空气净化能力。这为户外足球场、高尔夫球场等运动场地人造草坪的生产提供了一种新选择。

2 纺织材料在体育运动领域应用存在的问题及发展趋势

纺织材料因性能优异而在体育运动领域得到了较广泛的应用，为全民运动的开展提供了强有力的基础条件，但也存在一些问题[11]。产业用纺织品的快速发展使得纺织材料在体育运动领域的应用进入了新的阶段，同时面临着新的挑战和发展趋势。

2.1 存在的问题

2.1.1 盲目追求高性能和功能性

高科技的应用可以有效提高产品的性能，其为国家经济的发展做出了巨大贡献，这也是每个产业的追求目标。纺织材料的性能必须依据其最终的用途进行选择或设计，只有在适应的场合使用纺织材料，才能发挥相应的作用并达到最佳的效果。一味地追求纺织材料的高性能和功能性，忽视其最终产品的用途，这种做法并不可取，也是对纺织材料的一种浪费。

2.1.2 材料性能稳定性较差

材料性能决定产品的应用，尤其是材料性能的稳定性，它会直接影响产品的使用寿命。虽然我国的纺织技术发展迅速，但在高性能纺织材料的性能稳定性方面，和国外同类产品相比还存在不小的差距。例如制作高端自行车使用的T800碳纤维复合材料，日本东丽公司生产的产品性能稳定性明显高于国内产品。因此，国内相关产业需不断增加研发投入，加强科技创新，逐步打破国外在相关材料研发方面的技术垄断。

2.1.3 缺乏高性能纺织材料的基础研究

高性能纺织材料极大地拓展了产业用纺织品的应用领域。但我国高性能纤维大量依赖进口，这是因为我国的高性能纤维生产企业普遍盲目追求经济效益，轻视基础理论研究，故只能生产中低档产品，在国际高端纤维市场很难占有一席之地。这便需要有关企业和高校进行更深层次的合作，加强高校基础理论研究项目的支持。

2.2 发展趋势

我国的民间体育运动正在从低水平和单一化向多层次和多结构化扩展，体育运动产业的发展将迎来重大机遇。体育运动领域用纺织材料将逐渐向智能化和绿色环保的方向发展[12]。

2.2.1智能化

科技进步使得高新技术与纺织材料结合形成智能纺织品成为大势所趋。新型储能纤维服装不仅可以提高运动效果，而且能将运动产生的动能转化成电能储存，方便运动者随身携带的手机等电子设备的电量即将耗尽时及时充电。运动场馆封顶使用的智能玻璃纤维材料能根据天气变化自主调节，为室内提供良好的采光效果。通过特殊的编程技术，在运动员训练服中植入微电子系统，可以及时了解运动员身体素质状态，且贴身穿着状态下测得的数据更加精准有效，以便对运动员身体素质及其近期运动情况进行分析，使得训练更加科学化[13]。目前，体育运动领域用纺织材料的智能化还比较有限，具有广阔的发展和应用空间。

2.2.2 绿色环保化

绿色环保已逐渐成为主流消费观念，是社会可持续发展的重要保障之一。体育运动领域每年需消耗大量的纺织材料，采用绿色环保或者能够回收再利用的纺织材料，符合当前社会发展的要求。积极挖掘天然纤维复合材料在体育运动领域的应用，探索废旧体育运动用纺织材料的回收再利用技术，都具有重要的现实意义，具有重大的社会价值。

3 结语

全民体育运动带动了体育运动领域用纺织材料产业的快速发展，纺织材料在运动服装、运动护具、运动器材、运动场地等方面得到了较广泛的应用，但也存在盲目追求高性能和功能性、性能稳定性较差和缺乏系统基础研究等问题，部分高性能纺织材料与国外同类产品相比还有较大差距。今后需不断地进行科技创新和加强对外交流，开发符合体育运动领域用产品设计要求的纺织材料，不断推进体育运动领域用纺织材料向智能化和绿色环保化的方向发展。