【摘 要】體育是一項(xiàng)高度競爭的職業(yè)，且極快的時間和極短距離便決定了數(shù)百萬的收入。甚至是那些熱衷的業(yè)余運(yùn)動員也非常樂意投資大量的金錢來提高他（她）的成績。所以就像在其他領(lǐng)域內(nèi)一樣，如果可以導(dǎo)致成績提高，那麼先進(jìn)材料的使用也就名正言順了。

【關(guān)鍵詞】體育器材 先進(jìn)材料 體育成績

在過去的百年中，這項(xiàng)運(yùn)動僅僅是原材料和交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的選擇，喜歡表現(xiàn)出顯著的演變，從天然材料如木材，繩，和橡膠，在這篇文章中，我將首先給解釋如何設(shè)計的運(yùn)動裝備。然后我們來看看更密切地關(guān)注它是如何對現(xiàn)在體育器材有影響的。

一、體育器材設(shè)計

目前凡是世界上最好的運(yùn)動裝備都是和科學(xué)緊密聯(lián)系的，科技的發(fā)展才能帶來高科技體育運(yùn)動裝備的飛速發(fā)展。裝備加入科技的成分在其提高性能方面、避免為好方面、設(shè)備本身的舒適度等方面都有了很大的提高和改善。這些涵蓋了材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)科學(xué)、機(jī)械工程技術(shù)、力學(xué)、生物學(xué)等等的結(jié)合科技。生活中的物理，可以簡單地定義為對人體是如何應(yīng)對內(nèi)部和外部勢力紀(jì)律。因此，它是一種機(jī)械的機(jī)制和原理，對身體的關(guān)節(jié)，韌帶和組織試圖施加的負(fù)荷。運(yùn)動器材的設(shè)計，材料本身的許多功能應(yīng)考慮到，如強(qiáng)度，韌性，密度，耐疲勞性，韌性，耐沖擊性及費(fèi)用。 為了滿足體育器材的要求，材料的選擇往往采用幾種材料 - 金屬，陶瓷，混合體的感激之情和材料的混合。通過使用創(chuàng)新的設(shè)計和符合要求的材料來制造各種必要的設(shè)備。通過他們各自不同的特性（例如，考慮到磁道密度的材料），可以將不同的材料完整結(jié)合。所以，如果我們需要有可能達(dá)到的最高硬度，重量反而很輕，實(shí)驗(yàn)通過的話我們就選擇高強(qiáng)度低重量的材料。硬物中的密度比較，需求的是密度小的螺旋狀的材料在這方面要比其它材料優(yōu)秀。在當(dāng)前實(shí)行的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中往往需要設(shè)定一個設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。

二、先進(jìn)材料對體育運(yùn)動的影響

（一）賽跑

在比賽中，特別是運(yùn)動鞋的設(shè)計和材料使用在這方面尤其顯著。在跑步中，新材料極大的避免了危險性，提高了舒適性，大大的提高了運(yùn)動鞋的性能。1896年斯皮路易斯贏得了2小時59分鐘的馬拉松（實(shí)際距離略短，比現(xiàn)在），打破三個小時，當(dāng)所有的希臘人去慶祝。大約100年后，奧運(yùn)會紀(jì)錄2小時12分36秒，這一成績的明顯增長時人類追求競技的結(jié)果。但是如果我們?nèi)タ纯礆埣踩诉\(yùn)動會就完全不是一個情況了。當(dāng)在1896年時，有沒有必要依靠假肢奧運(yùn)會移動有困難的人的腿癱瘓，從而參與競技比賽從來沒有設(shè)想，都想著依靠我們的四肢也能拼出不錯的成績。1992年的巴塞羅那的殘奧會，截癱的喬班尼蓋伊苔使用的是雷·賴特神奇的食補(bǔ)Ⅱ型假肢裝置，以確保良好的硬度和柔韌性的平衡，與傳統(tǒng)的材料相比，木材大大降低了重（1公斤4.5公斤）。它的能量存儲設(shè)備，以幫助提高性能和收斂比傳統(tǒng)的設(shè)備和舒適較長距離的行走或跑步有助于減輕疲勞。此設(shè)備售價為850美元。托尼沃爾坡泰斯特在巴塞羅那以11秒63奪得100米，以23秒07奪得200米的金牌，可他天生沒有雙腿。他是借助于一對用螺栓固定于碳素混合物插座中的碳素——石墨人造腳，那個插座則緊緊抱住他的·雙腿。這種設(shè)計起來類似一個彈跳板。每走一步，賽跑的運(yùn)動員每次撞擊跑道，都使他（她）比用正常人的雙腿跑步的人更有效的向前彈出，對短跑中沖刺型運(yùn)動員，它堅固而富有彈性，對長跑選手如馬拉松它則富有很強(qiáng)的減震性。

（二）撐桿跳

1896年奧運(yùn)會上，那時的撐桿跳高都是用竹竿來進(jìn)行的。一直到20世紀(jì)的60年代才開始使用科技材質(zhì)的設(shè)備。竹竿10英尺6英寸的高度，上世紀(jì)60年代，經(jīng)過60多年的緩慢成長，當(dāng)鋁括號朱開始被采納，主要是由大破記錄開始。今天，世界一流的撐桿跳選擇使用優(yōu)選的材料是碳纖維的混合物，因?yàn)樗褂昧巳N不同的纖維，以優(yōu)化其性能，高強(qiáng)度的碳纖維的外層提供了高硬度中間的網(wǎng)狀纖維的內(nèi)木材玻璃纖維捻成的接觸層構(gòu)成，其特征在于，所述縱向纖維的纖維徑向的玻璃纖維80%及20%。

（三）自行車

自行車是一種高效的運(yùn)輸裝置，其能耗低比常規(guī)的助行器，并顯著低于汽車。中國人意識到這一點(diǎn)，使得它每年生產(chǎn)超過1000萬美元。在他的周圍，有近200年的歷史，開始英寸1817步行者，1885年Staslegshe設(shè)計了第一臺現(xiàn)代汽車安全的自行車。 如今，先進(jìn)的材料和空氣動力學(xué)的考慮，在自行車上大大提高。在1989年，葛思歌·雷蒙斯贏得了環(huán)法自行車賽，這樣的成功得益于其手柄和一觸式填充延長管，他們增加了空氣動力學(xué)的流線造型，稱為減少空氣阻力旋鈕。許多進(jìn)步極大地促進(jìn)了高效發(fā)展目前自行車，它們包含在輻條車輪，充氣輪胎及配件鏈的概念（如座椅，制動桿，腳踏板）發(fā)展了一系列。然而，有兩個重大進(jìn)展，體現(xiàn)在車架與車輪。自行車可以被視為一個稍微修改的空間框架，類似于我們可以彌合起重機(jī)的等上面的一樣，可以發(fā)現(xiàn)，它有一個菱形的骨架。菱形結(jié)構(gòu)骨架和交替拉伸，壓力，力量和扭曲的壓力。這種材料可以降低到最低限度，追求懸臂彎曲力。所以最好的材料這種獨(dú)特的單位的最高強(qiáng)度。每個數(shù)據(jù)的材料特性，不考慮成本的因素的情況下是最好的碳填料尺寸。鋁，鎂，鈦也躍躍欲試?？紤]到成本，則鋼（在不太遠(yuǎn)，從該位置的其他材料），但很明顯的材料應(yīng)選擇。除了強(qiáng)化碳釬維混合材料的骨架，現(xiàn)在也開始生產(chǎn)混合骨架，另外也開始生產(chǎn)混合骨架。例如強(qiáng)化碳釬維混合物與鈦一起使用。隨著山地車不斷地增加的穩(wěn)固性，由強(qiáng)化玻璃釬維尼龍做的車輪及圓盤車輪已開始生產(chǎn)。對于圓盤車輪，適用鋁合金或強(qiáng)化碳釬維混合材料制造的圓盤代替了傳統(tǒng)車輪上的輻條。為了穩(wěn)固性及良好的側(cè)風(fēng)空氣動力性能，也發(fā)展了三輻或五輻式的車輪。由先進(jìn)材料騎自行車從奧運(yùn)會自行車追逐賽紀(jì)錄提高到評估帶來進(jìn)步。 1964戴爾斯花了5分5秒，1992年贏得了400米追逐賽凱爾特人弗里德曼在同一場比賽中使用了3分22秒。

（四）網(wǎng)球

是絕對意義上是沒有可用來測量的結(jié)果的移動。但沒有人證明了鮑比 - 雷格斯于1939年與他的木制球拍的時代，有沒有機(jī)會，擴(kuò)大擊球面積超大球拍混合材料安德烈·阿迦西米，抗衡？ 直到25年前，一個木制的網(wǎng)球拍也已經(jīng)生產(chǎn)，木材白蠟?zāi)?，楓木和加蓬是一個最好的橄欖木材料。在20世紀(jì)60年代后期，開始引用通常由鋼或鋁金屬框架。而現(xiàn)在，在效率方面（增加球的速度），或減緩振動的威脅（可導(dǎo)致肘部發(fā)炎）的觀點(diǎn)，球拍的混合材料是非常受歡迎。 球員復(fù)出 - 一個網(wǎng)球160Kin的速度，沖擊力大致相等突然約75公斤舉起非常重的物體。這些力將被傳遞到肘的外側(cè)，位于上側(cè)的骨架的高負(fù)載，它會導(dǎo)致毛細(xì)血管和肘韌帶損傷的部分的，一種改進(jìn)的球拍也可以幫助它的主要作用?，F(xiàn)代網(wǎng)球拍的設(shè)計目標(biāo)是要增加的“甜蜜點(diǎn)”（球拍）的中央部分，這樣，當(dāng)三分球命中率的球員只有很小的振動產(chǎn)生很少或沒有影響。它依賴于在大和形狀的骨架，握球拍頭的硬度。 ITF已經(jīng)實(shí)施的最大規(guī)模？？的球拍。 現(xiàn)在主要使用的球拍單一金屬，如鋼，鋁，鎂，鈦，金屬搖滾的混合物制成的。然而，由于釬維強(qiáng)化碳復(fù)合材料的高硬度，因此，它被傳遞給球比金屬材料的更大的力。為了減少當(dāng)球高效率的震顫，求握柄是由柔軟的內(nèi)芯所包圍的增強(qiáng)纖維的若干層，而經(jīng)常注入到一個嵌套結(jié)構(gòu)的聚氨酯泡沫體的芯部產(chǎn)生的影響。 本領(lǐng)域的網(wǎng)球拍威爾遜·FFK，它由聚氨酯芯，84%的石墨，12%和4%的的凱維拉斯維加斯FR（一個純氧化鋁陶瓷）纖維的一個例子。石墨提供必要的強(qiáng)度和硬度，可降低拍頭歪斜，這也有助于防止球擊中球拍頭“甜蜜點(diǎn)”外區(qū)凱維拉斯維加斯纖維增加抗扭強(qiáng)度和耐用性，以幫助慢震顫。 FR纖維有更高的硬度和更大的球拍緩慢撲效果。

（五）棒球/壘球

棒球過時，因?yàn)檫@可能會導(dǎo)致不適用要求（有太多本壘打），鋁制棒球棒在大聯(lián)盟是禁止的。盡管存在這樣的棒球禁止，但新的鋁棒球設(shè)計（如雙違反圓管狀結(jié)構(gòu)超輕）和鈦壘球棒領(lǐng)導(dǎo)革命。蝙蝠有一個更大的“甜蜜點(diǎn)”，以產(chǎn)生更高的速度。但也很關(guān)心內(nèi)壘球聯(lián)合會也是在手中的一個日益嚴(yán)重的傷病情況，高速運(yùn)行的球體向我們飛來時，我們是沒有時間來反應(yīng)判斷的。

三、對倫理道德上的一些思考

事實(shí)上，我們可以鼓勵那些在未來的人將是這個項(xiàng)目好。鋁制棒球撐桿、螺旋尾翼標(biāo)槍、特殊渦狀花的高爾夫球，更堅硬的碳纖維網(wǎng)球拍，以及美洲杯賽艇等等，它們都趨向更遠(yuǎn)更快，何處是它們的終點(diǎn)？我們能否保證是人在比賽而非是先進(jìn)材料？當(dāng)然了，我們不想強(qiáng)迫蓋伊苔尼或沃爾坡泰斯特回到借助于木質(zhì)蓋伊苔尼或沃爾坡泰斯特。但是，關(guān)于其他呢？諸如，電子導(dǎo)引標(biāo)槍，獵殺松雞的熱感彈頭、增強(qiáng)型太陽能自行車，還有可以自動找到球網(wǎng)周圍草地上最低的局部上狀突起（球洞底處）的順地型高爾夫球。前面我們討論蓋伊苔尼或沃爾坡泰斯特使用蓋伊苔尼或沃爾坡泰斯特使用的假肢。這種設(shè)備使運(yùn)動員可以比常人更有效地往前沖刺（其價格由底高達(dá)7000美元），讓我們來做一個類似的裝置放到1996年亞特蘭大100米冠軍（9，84秒）奧林匹克·多諾萬·貝利和200米冠軍（19，32秒的世界紀(jì)錄）邁克爾·約翰遜的身上會有人敢賭，貝利可以突破9秒。約翰能夠跑進(jìn)18秒。高房價，應(yīng)該怎么辦呢？許多運(yùn)動規(guī)則委員會認(rèn)為，一個合理的妥協(xié)解決，應(yīng)該讓更多的運(yùn)動員能夠參加比賽。因?yàn)樗鼪]有考慮到大多數(shù)車手都能買得起，是不是所有的單殼獨(dú)木舟應(yīng)該將它設(shè)計？是否允許嵌入一個強(qiáng)有力的泡沫幀由霍伊特弓傳統(tǒng)弓對抗的玻璃珠？由于幾乎不吸收水分，加熱后不影響的動作完成后，在1440分鐘的新的弓得到1350分，而在30年前，只有1100點(diǎn)，但這次的價格。讓我們看兩個關(guān)于先進(jìn)材料的規(guī)定如何決定誰會取勝的例子。杰出的賽艇選手身高約2m，體重約95kg，相反，在獨(dú)木舟中，優(yōu)秀的選手則要矮15，30cm，，輕約14ks，這主要和允許的舵身大小有關(guān)；賽艇可以長度隨意，意圖加大力度甚至重量（更長的艇身將更多的重量分配與更大的面積上，避免劃水過深，產(chǎn)生極度的拖拉力量）。相反，獨(dú)木舟的長度則被嚴(yán)格限制，它則產(chǎn)生運(yùn)動員一個最佳的有氧力度與體重的比率。當(dāng)標(biāo)槍被重新設(shè)計得更輕更符合空氣動力學(xué)原理時，則需要粗雕細(xì)鑿以求飛行穩(wěn)定準(zhǔn)確，這方面的高手，如東德的威爾特勞姆在984年將標(biāo)槍擲到了100m以外，這對觀眾及體育館遠(yuǎn)處熱身的運(yùn)動員的安全產(chǎn)生極大的威脅，所以986年這種新型的設(shè)計被禁止，而世界紀(jì)錄則急劇降20m.問題多又多，答案少之又少，我們又將如何去做。

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