閆勇江

(西安醫(yī)學(xué)院,陜西西安 710021)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,綠色環(huán)保理念已深入人心。在人們的休閑娛樂(lè)中,通過(guò)體育鍛煉來(lái)保持身心健康已成為大多數(shù)人日常生活中必不少的環(huán)節(jié)。當(dāng)然,這其中就要接觸到體育鍛煉中所穿的服飾,用到各種各樣的體育器材,甚至對(duì)于具有條件的人來(lái)說(shuō)可以進(jìn)入體育館進(jìn)行鍛煉。因此,在綠色環(huán)保理念逐漸普及的趨勢(shì)下,體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域也逐漸注重綠色環(huán)保材料的開(kāi)發(fā)與利用[1]。對(duì)此,本文對(duì)目前有關(guān)體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域所使用的各種綠色環(huán)保材料進(jìn)行討論和研究。

1 綠色環(huán)保材料概述

綠色環(huán)保是指人類(lèi)為了保護(hù)大自然而采取的一種行為。歐美國(guó)家作為針對(duì)綠色環(huán)保材料進(jìn)行研發(fā)和應(yīng)用的最早國(guó)家和地區(qū),其主要原因是,經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背后所帶來(lái)的自然資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題。從而促使歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究傳統(tǒng)高能耗材料的替代產(chǎn)品,從而推動(dòng)了綠色環(huán)保材料的發(fā)展。我國(guó)在綠色環(huán)保材料中的研究和應(yīng)用相比歐美國(guó)家來(lái)說(shuō)起步較晚。特別在建筑材料和器材應(yīng)用方面,由于缺乏主動(dòng)的綠色環(huán)保材料應(yīng)用意識(shí),從而造成綠色環(huán)保材料行業(yè)不能較快地發(fā)展[2]。幸運(yùn)的是,我國(guó)近年來(lái)對(duì)于綠色環(huán)保材料的研發(fā)和制備行業(yè)的支持力度正在逐步提升,相信不久的將來(lái),綠色環(huán)保材料將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。

綠色環(huán)保材料在體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用,主要包括體育設(shè)施建設(shè)與裝飾、體育器材制備和體育運(yùn)動(dòng)服裝等。目前,由于體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域處于高速發(fā)展階段,全民鍛煉熱潮穩(wěn)步提升,并且民眾正逐漸加強(qiáng)綠色環(huán)保材料的應(yīng)用,這將會(huì)增加對(duì)綠色環(huán)保材料的認(rèn)同并提高該行業(yè)的發(fā)展速度。

2 綠色環(huán)保材料在體育設(shè)施建設(shè)中的應(yīng)用

我國(guó)的現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展時(shí)間比較短,尤其是在體育場(chǎng)館建筑方面經(jīng)驗(yàn)不足。在較多體育場(chǎng)館建設(shè)過(guò)程中仍然存在一些諸如:材料的使用不能實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、材料的選擇不科學(xué)等問(wèn)題。因此,目前對(duì)于綠色環(huán)保材料的使用還不能普及。目前我國(guó)在體育設(shè)施建設(shè)中所使用的綠色環(huán)保材料主要有UPVC 管材、環(huán)保玻璃和環(huán)保墻體等[3-4]。

2.1 體育館用內(nèi)部UPVC 管材

在各種建筑設(shè)施中,排水管材必不可少,當(dāng)然,體育設(shè)施的建設(shè)中,選用一種環(huán)保的材料至關(guān)重要。對(duì)于UPVC 管來(lái)說(shuō),原料為聚氯乙烯(PVC),是一種無(wú)毒、質(zhì)量輕、不含塑化劑的樹(shù)脂管材,具有優(yōu)異的耐腐蝕性和柔軟性,非常適用于供水管網(wǎng)。此外,UPVC 管不導(dǎo)電,不與酸或堿等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),所以使用過(guò)程中不需要涂抹防腐層。UPVC 材料的物化特性見(jiàn)表1。并且,研究開(kāi)發(fā)者已開(kāi)發(fā)出各類(lèi)新型UPVC 管材并走向市場(chǎng),它們將代表著UPVC 管的發(fā)展趨勢(shì)。

表1 UPVC 材料的物化特性Table 1 Physical and chemical properties of UPVC material

2.2 體育館用節(jié)能環(huán)保玻璃

在傳統(tǒng)的建設(shè)用玻璃中,會(huì)使用大量的硅酸鹽玻璃,這種玻璃易碎且價(jià)格昂貴,而且硅酸鹽玻璃的制備需要使用大量的熱能,造成了資源浪費(fèi)和污染環(huán)境。近些年來(lái),建設(shè)用玻璃的使用量與日俱增,并逐漸開(kāi)發(fā)出各種各樣的新型環(huán)保玻璃,例如泡沫玻璃、真空玻璃以及化學(xué)親和智能玻璃、夾層玻璃等。其中,泡沫玻璃是經(jīng)過(guò)回收的廢舊玻璃在特定的添加劑作用下經(jīng)發(fā)泡、融化等工藝制備而成,泡沫玻璃的優(yōu)點(diǎn)不僅在于具有較小的密度,還具有優(yōu)異耐腐蝕性,因此在建筑中具有廣泛的應(yīng)用。夾層玻璃在建筑建設(shè)過(guò)程中常與混凝土搭配使用,同時(shí)具有隔離紫外線和隔音的效果?；瘜W(xué)親和智能玻璃與夾層液晶玻璃有相似的性能,并且可以根據(jù)室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)透光度。由此可見(jiàn),綠色環(huán)保玻璃在建筑設(shè)施建造中不僅可以發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì),也可以將美學(xué)成分展現(xiàn)給大家。

2.3 體育館環(huán)保墻體

將綠色環(huán)保建材融入到體育館建設(shè)工程中,有利于使用者的使用并提高舒適度。并且,綠色環(huán)保材料所制備的環(huán)保墻體不僅可以提高材料的使用壽命,還可以提高墻體的穩(wěn)定性,從而保障室內(nèi)環(huán)境的安全。常見(jiàn)的綠色環(huán)保墻體建材主要有以下3 種:在樓梯中廣泛應(yīng)用的模網(wǎng)混凝土；具有較強(qiáng)承重力的空心墻板承重墻體；隔熱性能好,抗裂性強(qiáng)以及滲透性優(yōu)異的加氣混凝土砌磚。

3 綠色環(huán)保材料在體育器材中的應(yīng)用

在體育運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,體育器材選擇是開(kāi)展體育運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)條件,因?yàn)楹线m的體育器材既關(guān)系到體育運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行,也關(guān)系到運(yùn)動(dòng)者的安全健康。因此,體育器材的材料選擇是推進(jìn)體育運(yùn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的重要依據(jù)[5]。因此,這也促進(jìn)了具有高穩(wěn)定性、優(yōu)異的舒適性以及環(huán)保性等綠色環(huán)保材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前的應(yīng)用中,主要有石墨烯復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料和不飽和聚酯復(fù)合材料等。

3.1 石墨烯復(fù)合材料

石墨烯(Graphene)是從石墨中剝離的具有一層原子厚度的二維晶體。以石墨烯為原料,所制備的石墨烯復(fù)合材料具有較高的穩(wěn)定性和耐磨損性能。例如,胡煒在研究石墨烯鎂基復(fù)合材料時(shí)發(fā)現(xiàn),石墨烯鎂基復(fù)合材料比AZ31 型商用鎂合金具有更強(qiáng)的耐磨損性能[6]。從馬艷輝在石墨烯鎂基復(fù)合材料的應(yīng)用探討中,我們可以看出,石墨烯鎂基復(fù)合材料還具有質(zhì)輕、優(yōu)異的耐腐蝕和抗疲勞性能,如圖1 為石墨烯鎂基復(fù)合材料所制備的自行車(chē)。由此可見(jiàn),石墨烯復(fù)合材料在體育器材領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值不可估量。

圖1 石墨烯鎂基復(fù)合材料所制備的自行車(chē)Fig.1 Bicycle prepared by graphene magnesium matrix composites

3.2 碳纖維復(fù)合材料

碳纖維主要是由碳元素所構(gòu)成的纖維材料。各種碳纖維復(fù)合材料中,碳纖維的量一般都在90% 以上,但是由于碳纖維具有質(zhì)輕的特性,在碳纖維復(fù)合材料中比重相對(duì)較小,因此具有較高的強(qiáng)度。例如,因碳纖維復(fù)合材料具備高阻尼的特性,在高爾夫球桿的制備中具有廣泛的應(yīng)用；因質(zhì)輕、力學(xué)性能優(yōu)異的特性在網(wǎng)球拍也有廣泛的應(yīng)用[7]。

3.3 環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料

環(huán)氧樹(shù)脂屬于熱固性樹(shù)脂,可與多種類(lèi)型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物,其具有優(yōu)良的絕緣性能、力學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性等,被廣泛用于黏合劑、涂料等領(lǐng)域。因此常以環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料鋪設(shè)運(yùn)動(dòng)跑道,因?yàn)槠淇梢蕴岣哌\(yùn)動(dòng)者的蹬地力量。在用于室內(nèi)裝飾與鋪設(shè)時(shí),具有良好的柔韌性和緩沖性,這在一定程度上能夠減緩地面對(duì)運(yùn)動(dòng)者的沖擊,并且環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料還有消音性能[8]。

3.4 不飽和聚酯復(fù)合材料

不飽和聚酯樹(shù)脂是由二元羧酸和二元醇經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)而成的聚合物。由于價(jià)格低廉,力學(xué)性能優(yōu)異,利于生產(chǎn)和制備,并具有優(yōu)異的耐腐蝕性和韌性,因此被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)、防腐、絕緣等復(fù)合材料中[9]。不飽和聚酯復(fù)合材料在體育運(yùn)動(dòng)器材方面的應(yīng)用,則主要包括球拍、單雙杠、跳板、賽艇、魚(yú)竿、撐桿等[10]。

4 綠色環(huán)保材料在體育服裝中的應(yīng)用

體育運(yùn)動(dòng)服飾的選擇中,舒適度和優(yōu)異的穩(wěn)定性至關(guān)重要,因此,也促進(jìn)了各種具有優(yōu)異性能材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,其中,應(yīng)用最為廣泛的有Оutlast 纖維、負(fù)離子功能性纖維以及Coolplus 纖維[11]。

4.1 Оutlast 纖維

Оutlast 纖維是一種新型腈綸,享有“智能空調(diào)”之稱(chēng)。目前被大量應(yīng)用于諸如滑雪服飾、運(yùn)動(dòng)服等戶外服裝以及運(yùn)動(dòng)型內(nèi)衣。Оutlast 纖維制成的服裝之所以可以調(diào)節(jié)溫度,具有冬暖夏涼的特性,是因?yàn)槊媪现泻斜姸嗑哂心芰哭D(zhuǎn)換功能的相變材料微膠囊。目前Оutlast 纖維開(kāi)發(fā)的面料中,為了適應(yīng)消費(fèi)者的需求,可以與其他纖維混紡制成具有不同性能的服飾,深受消費(fèi)者的喜愛(ài)[12]。

4.2 負(fù)離子功能性纖維

負(fù)離子功能性纖維是經(jīng)過(guò)人造纖維素改性制備而成,其制備工藝一般是在一定條件下在人造纖維制備過(guò)程中加入能夠產(chǎn)生熱電效應(yīng)和壓電效應(yīng)的電氣石微粉。其原理為:經(jīng)過(guò)電氣石電離作用后,纖維表面空氣將會(huì)產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子,從而具有一定的抗菌、殺毒與保健作用。因此,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中穿上負(fù)離子功能性纖維制備的貼身衣物,能夠確保皮膚的健康并有助于避免其他因素威脅人體健康[13]。

4.3 Coolplus 纖維

Coolplus 纖維屬于可再生、可降解的綠色纖維。其截面為“+”型,因而表層存在大量的細(xì)微溝槽,所以由其制備的服裝在使用中不僅具有良好的吸濕透氣性和速干功能,還有一定的御寒性能。Coolplus 纖維在制備面料過(guò)程中,不僅可以單獨(dú)使用,還可以與其他纖維(棉、毛、麻等)混紡,從而可以應(yīng)用于各種運(yùn)動(dòng)服裝。目前,Coolplus 纖維面料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在各種運(yùn)動(dòng)品牌中的廣泛應(yīng)用[14]。

5 綠色環(huán)保材料在體育中應(yīng)用所存在的問(wèn)題與對(duì)策

綠色、安全和環(huán)保是綠色環(huán)保材料的重要特征,然而,綠色環(huán)保材料的發(fā)展一直存在著資源循環(huán)利用率低的問(wèn)題。并且,隨著國(guó)家對(duì)綠色環(huán)保材料的研發(fā)、應(yīng)用的大力支持,市場(chǎng)上的綠色環(huán)保材料魚(yú)龍混雜,難以辨別。由于目前并沒(méi)有完備的檢測(cè)手段對(duì)其進(jìn)行甄別,造成綠色環(huán)保材料的發(fā)展存在著諸多障礙。因此,政府及有關(guān)部門(mén)加強(qiáng)監(jiān)管力度,使生產(chǎn)企業(yè)從根本上認(rèn)識(shí),解決問(wèn)題的漏洞。從而實(shí)現(xiàn)體育事業(yè)發(fā)展過(guò)程中所涉及的健康、安全、環(huán)保等要求,更好地維持綠色環(huán)保材料在體育事業(yè)方面的健康發(fā)展,這樣在體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域中應(yīng)用才會(huì)具有重要意義[2]。

此外,近年來(lái),我國(guó)倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略正在穩(wěn)步實(shí)施,習(xí)近平總書(shū)記曾提出:綠水青山就是金山銀山,并倡導(dǎo)中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)。因此,對(duì)于綠色環(huán)保材料的發(fā)展來(lái)說(shuō),應(yīng)該借助這一機(jī)遇,不斷加大綠色環(huán)保材料的投資研發(fā)力度,充分利用可再生資源,從而實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保材料在體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的全方位應(yīng)用。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,從體育運(yùn)動(dòng)員的服裝到體育器材,再到大型體育設(shè)施建設(shè),綠色環(huán)保材料在體育中的應(yīng)用正逐步進(jìn)入大眾的視野。然而,雖說(shuō)我國(guó)的體育事業(yè)發(fā)展水平正在逐步向發(fā)達(dá)國(guó)家靠近,但是仍然存在一定的差距,并且,綠色環(huán)保材料的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用以及高昂的成本在一方面限制了它們?cè)隗w育應(yīng)用中的普及。但是,隨著國(guó)家對(duì)體育行業(yè)的大力支持,綠色環(huán)保材料產(chǎn)業(yè)的逐步擴(kuò)大以及體育方面的科技水平將不斷進(jìn)步,綠色環(huán)保材料在體育中的應(yīng)用將良性發(fā)展,并將逐漸地順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展,替代傳統(tǒng)的體育建筑材料、體育器材材料以及體育服裝材料等,從而推動(dòng)體育行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展。