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纖維增強復合材料在體育器材上的應用及特點

發布日期：2014-02-21 瀏覽次數：109

3．2 高強高模合成纖維
    3．2．1 芳香族聚酰胺纖維
該纖維最大特點是低密度、高強度、高模量、耐高溫，與樹脂粘結性好。它所增強的復合材料的拉伸強度優于玻璃纖維和碳纖維增強材料，彈性模量是玻璃纖維增強材料的2倍，但低于碳纖維增強材料。
    3．2．2 超高模量聚乙烯纖維
該纖維具有極高的強度，化學穩定性、生物適應性好，密度低，但在用于復合材料時受粘著性差的限制，必須經過等離子體燒蝕、輻射誘導接枝等不同方法的表面改性處理。
    3．2．3 混雜纖維
混雜纖維增強指兩種短纖維混雜或兩種長絲單向增強，也可以是兩種不同纖維組成的包芯復合紗作增強材料，然后再與一種樹脂基體復合。混雜纖維增強復合材料除了單一纖維特點外，還有一些特殊的性能，可滿足不同的應用需要。
    3．3 增強用織物結構
纖維增強復合材料的增強相除了采用分散裝的短纖維或長絲束，還可以是通過織物成型方法制成的繩、帶、氈及各種不同的織物結構，即預成型件，它沒有分散狀纖維的無纏結、剪切效應等缺陷，這種預成型件可以根據復合材料最終產品_的需要，制成不同的結構和不同的形狀，如機織物、針織物、編織物、非織造織物、多層織物、三維織物等結構，采用這些形式的紡織結構材料作增強相，不必機械加工，一次成型便可制成工字梁、I 型梁、十字梁、錐形、螺旋狀等異形結構件。
    4纖維增強復合材料在體育器材上的應用
    4．1 滑雪板
滑雪運動中，滑雪板的質量關系到運動員的生命安全和運動成績，而滑雪板的結構和材料比較復雜。一般滑雪板有木質、金屬和纖維復合材料(一般為玻璃纖維)之分。木質的輕而價格便宜，但易受潮變形。鋁合金制金屬滑雪板價格較高，對雪地的要求高，適應性差。纖維復合材料滑雪板適合任何雪質的雪地，且維護方便。目前市面上性能優異的滑雪板一般是以夾芯復合材料制成的。這種滑雪板的芯材是由木材或PU、PVC等制成，滑雪板的彈性正是來源于此；碳化纖維位于芯層上部，可加強滑雪板屈伸度；玻璃纖維置于芯層上方，能起到一定的連接作用，可連接面板和芯層，增加滑板的韌度，也能夠讓滑板更有力度。
    4．2 高爾夫球桿
1972年美國Shakespear公司用長絲纏繞法制成高爾夫球桿，同年，美國的G．Brewer采用CFRP(碳纖維增強復合材料)制成球桿，此后，為了適應球的飛行距離和方向穩定性要求，在重量、尺寸和負荷等方面加以改善。現在高檔的高爾夫球桿，采用碳纖維復合材料，密度小，強度高，彈性高，耐沖擊，使高爾夫球桿變得可多次重復使用，而且也使運動員可充分發揮揮桿打球的力量和技術。
    4．3 自行車
20世紀80年代中期，意大利、法國、英國和美國相繼開發成功了用碳纖維管和鋁合金接頭粘接成車架的碳纖維自行車。其車架重量較鉻鉬鋼車架輕，強度、剛度卻比鉻鉬鋼車架高，因此一經研制成功，便被用作專門的比賽用車。曾獲得男子自行車公路賽冠軍的德國著名車手烏爾里希的“坐騎”就是用碳纖維增強復合材料作的支架，質量僅7.5 kg。目前一般使用樹脂傳遞模塑工藝(RTM)來批量生產自行車。
    4．4 網球拍
目前世界上高、中檔網球拍大多是用碳纖維復合材料制成的。最早把碳纖維應用于網球拍的是1974年美國Chemold等公司。碳纖維復合材料可制大型網球拍，減震吸能性能好，設計自由。與其他材料相比，碳纖維應用于網球拍有以下優勢：①可制造大型網球拍：與過去木制的相比，在同樣重量下，球拍面積可增加1.5倍左右，網線的張力比普通拍提高2O%～45%。②減震阻尼性能好：碳纖維復合材料的減震阻尼性能出類拔萃，它不易起振，起振后也易停振。③設計自由度大。
    5 國外和我國研制生產纖維增強復合材料體育器材簡況
近年來發達國家利用其在材料及工程技術領域的優勢，使復合材料在體育用品領域的應用不斷擴大，已取得了令人矚目的成就。目前已研制出采用GF、CF、芳綸纖維或陶瓷纖維增強復合材料為骨架的網球拍；滑雪棒以采用層壓的復合材料制造；劃槳、高爾夫球、曲棍球棒等也有類似的情況。我國大陸地區在制造FRP體育器材方面也作了大量工作。如上海玻璃鋼結構研究所早在2O世紀60年代采用南京玻璃纖維研究設計院研制的高模量玻璃纖維制成FRP撐桿。浙江富春江水上運動器材廠和富春江體育器材廠等單位研制開發出ACM(先進復合材料)系列賽艇，除供國內選手外，還遠銷國外參加國際比賽，為發展纖維增強復合材料體育器材做出了重要貢獻。
    6 結束語
    纖維增強復合材料在體育器材領域已形成了較大的市場。1997年全世界運動器材中復合材料消耗量為5萬噸，所占比例達到了25%。業內人士分析認為，隨著體育運動對運動器材越來
越苛刻的要求，將纖維增強復合材料運用到體育用品中來是21世紀體

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