苗承佳（蘭州市安寧區(qū)蘭飛小學(xué) 甘肅 蘭州 730076）

近年來，我國體育事業(yè)發(fā)展十分迅速，從而也對體育器材應(yīng)用和制造提出更高要求，碳纖維復(fù)合材料是體育用品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流方向之一。通過這種材料，能夠制作自行車車架、網(wǎng)球拍、高爾夫球桿等等，滿足人們的多樣化運(yùn)動需求。一方面，能夠提升運(yùn)動器械性能；另一方面，也能避免或減輕運(yùn)動給人體帶來的傷害，提高運(yùn)動效果。

1、CFRP 復(fù)合材料發(fā)展歷程概述

在現(xiàn)代化體育事業(yè)發(fā)展當(dāng)中，體育器材扮演著十分重要的角色，它能夠?yàn)橄嚓P(guān)體育運(yùn)動的開展奠定良好基礎(chǔ)，同時(shí)也是促進(jìn)現(xiàn)代體育健康發(fā)展的前提。在對體育器材進(jìn)行生產(chǎn)和制造的過程中，要根據(jù)化學(xué)材料研究現(xiàn)狀，對材料應(yīng)用積極創(chuàng)新。在這一過程中，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，并在體育器材當(dāng)中應(yīng)用十分廣泛，碳纖維復(fù)合材料主要就是將相關(guān)元素進(jìn)行復(fù)合，具體如金屬、樹脂、碳纖維等等，從而形成碳纖維復(fù)合材料。就目前結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展?fàn)顩r來看，碳纖維復(fù)合材料有著更為優(yōu)秀的綜合指標(biāo)，包括其比模量以及比強(qiáng)度等都是較為突出的應(yīng)用優(yōu)勢，其強(qiáng)度是鋼鐵的5 倍，但同時(shí)質(zhì)量又比較輕，具有良好的耐熱性能。碳纖維復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，是化學(xué)合成工業(yè)不斷發(fā)展的必然結(jié)果，應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料，對體育器材進(jìn)行鑄造和加工，能夠增強(qiáng)運(yùn)動器械舒適度和使用性能。雖然也會有一定缺陷存在，但隨著生產(chǎn)工藝和技術(shù)水平的不斷提高，其性能也能得到進(jìn)一步優(yōu)化，滿足現(xiàn)代人們的運(yùn)動需求。

在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會發(fā)展中，人們健康意識逐漸增強(qiáng)，越來越重視運(yùn)動健身，這使得現(xiàn)代化體育運(yùn)動已經(jīng)打破了傳統(tǒng)的單一化模式，逐漸開始向大眾化方向發(fā)展。隨著體育運(yùn)動事業(yè)的不斷發(fā)展，體育器材生產(chǎn)和鑄造也要與時(shí)俱進(jìn)。積極創(chuàng)新和開發(fā)體育器材，以更好地滿足體育事業(yè)發(fā)展的多樣化需求。對于體育器材生產(chǎn)和設(shè)計(jì)而言，要想取得理想效果，就要結(jié)合用戶的行為習(xí)慣，對運(yùn)動器材造型進(jìn)行全面優(yōu)化，根據(jù)不同運(yùn)動項(xiàng)目特點(diǎn)，對材料選擇和應(yīng)用進(jìn)行完善，以更好地滿足大眾的個(gè)性化和多樣化運(yùn)動需求。

2、CFRP 復(fù)合材料應(yīng)用于運(yùn)動器材的結(jié)構(gòu)性能及價(jià)值

2.1、設(shè)計(jì)自由度高

隨著復(fù)合材料成型技術(shù)的不斷發(fā)展，也讓體育器材設(shè)計(jì)自由度大大提升，碳纖維復(fù)合材料最突出的特征在于各向異性，通過對纖維的鋪疊方式和方向加以改變，作局部增強(qiáng)處理，或?qū)δ骋环较虻氖芰η闆r加以改變，可以結(jié)合用戶的體力強(qiáng)弱、技能水平、性別、年齡等特征，進(jìn)行多樣化設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮體育器材的應(yīng)用效果，滿足用戶的個(gè)性化運(yùn)動需求。

2.2、阻尼性能好

碳纖維復(fù)合材料本身黏彈性較好，界面上的脫黏或微裂縫處存在較強(qiáng)的摩擦力，其在震動過程中能夠借助這種摩擦力和黏彈性實(shí)現(xiàn)動能向熱能的轉(zhuǎn)化，與鋼質(zhì)材料或者是鋁合金材料相比，碳纖維復(fù)合材料的阻尼性能更好，若現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)需要，還可以通過相應(yīng)措施來增加阻尼系數(shù)。

2.3、安全性能好

碳纖維復(fù)合材料當(dāng)中的機(jī)體能夠使其在受力情況下沿著纖維形變，各纖維的應(yīng)變不會發(fā)生顯著改變，甚至基本相同，除了斷口位置的纖維無法發(fā)揮作用，其他大部分纖維依然能夠正常發(fā)揮作用。個(gè)別斷裂的纖維，并不會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，同時(shí)也不會對其他纖維的功能發(fā)揮造成影響和破壞，具有良好的安全性能，能夠在運(yùn)動過程中最大限度保護(hù)運(yùn)動員安全。

2.4、抗疲勞性能好

相比于其他的材料結(jié)構(gòu)，碳纖維復(fù)合材料具有較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。通過疲勞試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，其強(qiáng)度在試驗(yàn)過后仍能保留60%左右，但鋼材以及鋁材等材料，試驗(yàn)過后卻僅能保留40%和30%，由此可見碳纖維復(fù)合材料的抗疲勞性能更好。因此，使用碳纖維復(fù)合材料制作體育器材，能夠有效延長其應(yīng)用壽命。

2.5、質(zhì)地輕盈

在很多體育運(yùn)動項(xiàng)目當(dāng)中，具體如高爾夫、網(wǎng)球、滑雪、撐桿跳等等，對于運(yùn)動器材的要求都比較高，這些器材都需要依靠人力使其運(yùn)動，所以其質(zhì)量越輕，應(yīng)用起來就越省力，運(yùn)動效果自然也會隨之提升。當(dāng)然，即便是機(jī)械帶動的器材，具體如摩托艇以及賽車等，也需要考慮自身重量要求。相比于其他類型的材料，碳纖維復(fù)合材料質(zhì)地輕盈，具有著無可比擬的優(yōu)勢，因此在當(dāng)前的體育器材鑄造方面應(yīng)用十分廣泛，能夠滿足人們對于運(yùn)動器材輕質(zhì)的需求。

3、CFRP 復(fù)合材料在不同運(yùn)動器材中的實(shí)踐應(yīng)用

相比于其他類型的材料，碳纖維復(fù)合材料質(zhì)地、設(shè)計(jì)自由度高，且阻尼性能、安全性能和抗疲勞性能良好。因此，在當(dāng)前的運(yùn)動器材加工和制造中應(yīng)用十分廣泛，具有十分優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能，應(yīng)用效果顯著。具體如網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、撐桿、弓箭、自行車等等，能夠滿足人們多樣化的運(yùn)動需求，提高運(yùn)動效果，具體內(nèi)容闡述如下：

3.1、自行車

現(xiàn)代社會發(fā)展中，自行車作為一種重要的交通和運(yùn)輸工具，在人們的日常生活中應(yīng)用十分廣泛。與此同時(shí)，自行車還具有多種功能，具體如競賽、旅游、健身等等。對于高檔自行車而言，其對于結(jié)構(gòu)部件要求往往較高，具體如座位支架、曲軸、車輪、車構(gòu)架等等，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，不僅能夠?qū)圀w產(chǎn)生一定的美化作用，使其整體更加美觀，還能提高車體本身的剛度及減震性，降低車體總重量，提高汽車舒適度?，F(xiàn)階段，碳纖復(fù)合材料也逐漸開始在比賽專用車中進(jìn)行應(yīng)用，能夠很好地滿足比賽要求，提高運(yùn)動效果。

3.2、弓箭

對于射箭運(yùn)動而言，射箭用具性能對比賽成績有著較大的影響，尤其是射箭用具的比彈性在其中發(fā)揮著決定性作用，應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料制作而成的弓箭是目前最好的弓箭之一，可承受的彎曲應(yīng)力較大，同時(shí)也能賦予弓箭以良好的射程和速度。相比于金屬材料和玻璃鋼，碳纖維復(fù)合材料的抗疲勞性能良好，質(zhì)地輕盈，能夠很好地延長弓箭的應(yīng)用壽命，滿足射箭運(yùn)動項(xiàng)目發(fā)展要求。

3.3、撐桿

在大型體育競賽當(dāng)中，撐桿跳屬于常見運(yùn)動項(xiàng)目，在早期階段，撐桿跳運(yùn)動項(xiàng)目所使用的撐桿基本上都是由山核桃木制作而成，整體重量較大，同時(shí)也不具備良好的彈性，因而也會在很大程度上影響比賽選手的成績。隨著技術(shù)工藝的不斷發(fā)展，木質(zhì)撐桿逐漸開始被竹竿所取代，相比于木質(zhì)桿，竹竿的彈性較好，有助于能量轉(zhuǎn)化。進(jìn)入20 世紀(jì)60 年代，在撐桿跳運(yùn)動項(xiàng)目當(dāng)中，運(yùn)動員們逐漸開始對尼龍撐桿進(jìn)行應(yīng)用。隨著時(shí)間的推移，玻璃纖維桿逐漸開始取代尼龍撐桿，在經(jīng)過了數(shù)次變革之后，現(xiàn)如今，無論是尼龍撐桿還是玻璃纖維撐桿，都逐漸開始被性能良好的碳纖維復(fù)合材料所取代。在對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用的過程中，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合撐桿受力差異，對不同部位的材質(zhì)進(jìn)行選擇確保其整體性能最佳。全新研制的碳纖維材料撐桿，能夠確保撐桿結(jié)實(shí)而柔軟，不會發(fā)生扭結(jié)、斷裂等情況。與此同時(shí)，它也有利于運(yùn)動員助跑，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，在撐桿達(dá)到最大弧度之后，才能釋放出來部分彈性變形，轉(zhuǎn)化為運(yùn)動員的勢能，幫助運(yùn)動員順利地在空中躍起，跨過橫桿，取得優(yōu)異的比賽成績。

3.4、高爾夫球桿

眾所周知，高爾夫球?qū)儆谝豁?xiàng)高端運(yùn)動項(xiàng)目，在參與這項(xiàng)運(yùn)動的過程中，球桿是一切活動開展的基礎(chǔ)，而應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料制作球桿，則能夠減輕球桿的整體重量，通過動量守恒定理可知，當(dāng)球桿頭重桿輕時(shí)，揮桿速度將會得到進(jìn)一步的提升，這會使高爾夫球初速度顯著提升。除此之外，由于這種材料有著良好的阻尼性，能夠?qū)羟驎r(shí)間適當(dāng)延長，所以高爾夫球會被擊得更高、更遠(yuǎn)。

3.5、網(wǎng)球拍

在網(wǎng)球運(yùn)動領(lǐng)域，網(wǎng)球拍一直都是該領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注和改進(jìn)的內(nèi)容，隨著實(shí)踐研究的不斷加深，網(wǎng)球拍逐漸向著輕量化以及大型化的方向發(fā)展，因?yàn)榇笮驮O(shè)計(jì)，使得其制作材料必須要具備較高的比模量、比強(qiáng)度，且要求重量較輕，所以目前的高端網(wǎng)球拍，大多都應(yīng)用了碳纖維復(fù)合材料，通過對這種材料進(jìn)行應(yīng)用，相比于木質(zhì)球拍，能夠產(chǎn)生更好的網(wǎng)線拉力，確保在擊球過程中，不發(fā)生變形的情況。與此同時(shí)，由于碳纖維復(fù)合材料具有良好的阻尼性能，因而也能帶給運(yùn)動員良好的舒適感，提高網(wǎng)球的初速度，幫助運(yùn)動員取得良好的比賽成績。

4、CFRP 復(fù)合材料在運(yùn)動器材中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

碳纖維復(fù)合材料在不同運(yùn)動器材中應(yīng)用十分廣泛，從某種角度上來看，也是我國體育運(yùn)動事業(yè)不斷發(fā)展的重要表現(xiàn)，但是在對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用的過程中，要想最大限度發(fā)揮其應(yīng)用效果，還要明確相關(guān)注意事項(xiàng)和基本原則。具體內(nèi)容闡述如下：

首先，在體育運(yùn)動當(dāng)中，運(yùn)動器材的好壞，將會對體育運(yùn)動水平產(chǎn)生直接影響，對于運(yùn)動器材的生產(chǎn)制造而言，材料直接決定品質(zhì)，同時(shí)也會對運(yùn)動開展產(chǎn)生直接影響。在對運(yùn)動器械進(jìn)行選材的過程中，通過對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用，能夠產(chǎn)生良好的應(yīng)用效果。隨著其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，在應(yīng)用過程中，也要明確相關(guān)注意事項(xiàng)：第一，就是材料的選擇要與體育運(yùn)動開展要求相符合；第二，在對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，要重點(diǎn)凸顯材料自身優(yōu)勢，具體如強(qiáng)度、柔韌性等等。此外，還要充分發(fā)揮其衛(wèi)生清潔、舒適等優(yōu)勢，以最大限度提高運(yùn)動器材價(jià)值；第三，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用還要注重環(huán)保，拓展材料的應(yīng)用范圍，推動運(yùn)動器械制造朝著綠色、環(huán)保的方向發(fā)展；

其次，在體育運(yùn)動器材制造中，對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)ζ鞑牡蔫T造材料進(jìn)行豐富，同時(shí)也能有效提高運(yùn)動競技水平。在現(xiàn)代化體育器材生產(chǎn)工作當(dāng)中，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用十分廣泛。例如，在體育用品當(dāng)中，對該材料進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)w育用品內(nèi)涵和形式加以豐富，在研發(fā)和創(chuàng)新運(yùn)動器材時(shí)，對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用，能夠最大限度凸顯運(yùn)動器材性能，根據(jù)碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢特征，可將其應(yīng)用范圍擴(kuò)展至運(yùn)動器械的研發(fā)方面，以最大限度發(fā)揮其自身優(yōu)勢；

最后，在現(xiàn)代化體育事業(yè)發(fā)展過程中，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用必不可少，其重要性也毋庸置疑。碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用范圍，以運(yùn)動器材生產(chǎn)和制造為主，隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，體育運(yùn)動體系日益完善和成熟，要想更好地滿足人們多樣化和個(gè)性化的體育運(yùn)動需求，就要加強(qiáng)對體育運(yùn)動器材的研發(fā)和設(shè)計(jì)，生產(chǎn)和制造出應(yīng)用性能良好的運(yùn)動器材。因此，在對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用的過程中，不僅要能夠?yàn)楝F(xiàn)代化體育運(yùn)動發(fā)展提供服務(wù)，同時(shí)還要重點(diǎn)考慮用戶對產(chǎn)品使用的舒適感和體驗(yàn)感。從某種角度來看，用戶只有親自參與到運(yùn)動當(dāng)中，才能感受到運(yùn)動器材的優(yōu)越性能，實(shí)現(xiàn)對碳纖維復(fù)合材料的高效利用。除此之外，隨著現(xiàn)代化體育事業(yè)的不斷發(fā)展，在對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，還要通過多種方式，積極應(yīng)用各種現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)其性能的全面優(yōu)化，以最大限度提高其應(yīng)用效果。

5、結(jié)語

綜上所述，本文首先對碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展歷程進(jìn)行簡要概述，其次分析了該材料應(yīng)用于運(yùn)動器材的結(jié)構(gòu)性能和價(jià)值，最后對具體應(yīng)用途徑和注意事項(xiàng)進(jìn)行探究。總之，隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展以及體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，也對體育器材加工和制造提出更高要求，通過對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)w育運(yùn)動器材內(nèi)涵加以豐富，為用戶帶來更加舒適的運(yùn)動體驗(yàn)?，F(xiàn)階段，碳纖維復(fù)合材料在不同運(yùn)動器材中應(yīng)用十分廣泛，結(jié)構(gòu)性能十分優(yōu)越，具體如自行車、弓箭、撐桿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍等等，能夠滿足用戶的個(gè)性化和多樣化運(yùn)動需求，幫助運(yùn)動員取得優(yōu)越成績。隨著碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用范圍的不斷拓展，在今后應(yīng)用過程中，也要對相關(guān)注意事項(xiàng)加以明確。只有這樣，才能最大限度發(fā)揮其應(yīng)用效果，促進(jìn)我國體育運(yùn)動事業(yè)的不斷發(fā)展。