8月7日,第十二届世界运动会在四川成都开幕,来自全球100多个国家和地区的5000余名运动员齐聚蓉城,在35个大项、250多个小项中展开角逐。世运会被称为体育界的“创新实验室”,在为小众体育项目提供舞台的同时,也为服务这些项目的化工新材料提供了展示平台。
纳米材料制作防暑神器
世运会筹办期间,四川天府兴隆湖实验室展示的降温马甲和降温帽是专为工作人员和志愿者打造的“防暑神器”。这款降温马甲和降温帽通过微观尺度设计来精准调控光谱,能够减少热量吸收,同时增强辐射散热,保持人体周围环境的凉爽。
降温马甲的关键是面料。这是一种辐射型制冷面料,面料表面“布满”纳米结构,像精密筛子般把太阳光里有热量的红外线“筛”出去。普通防晒服顶多算“隔热盾”,他们的辐射制冷面料却是“热量搬运工”。实测数据显示,同样在正午阳光下,普通帐篷里能煎鸡蛋,由这种材料制成的帐篷却像开了空调,内外温差最高能差出8℃。
由中国建筑西南设计研究院有限公司制造的辐射制冷材料还可用于通讯基站,它能使机柜外表面温度显著低于环境气温,应用于包括开幕式场馆在内的核心保障区域10余个关键通讯基站。通过精密的材料设计,该产品实现太阳光反射率超过98.6%与大气窗口波段红外辐射率超过99%的双重极限性能,达到目前全球公开报道的同类产品最高水平。以开幕式区域基站群为例,经过制冷改造后,每个基站可节省空调耗电逾1000千瓦时/年,相当于减少标准煤燃烧0.7吨,减少二氧化碳排放1.8吨。
3D打印定制运动装备
世运会的小众比赛项目经常需要量身定制装备,这也让3D打印和3D打印材料有了“用武之地”。
自由式潜水就是一个小众项目,其最关键的装备是脚蹼。3D打印技术可实现脚蹼尺寸、硬度的个性化定制,满足专业运动员和特殊脚型用户需求。目前,高端的自由式潜水脚蹼采用100%航天级碳纤维材质,结合专利碳纤维专用环氧树脂打造。有了3D打印,个人就可以根据脚长、脚宽和脚围来挑选合适的尺码,以及蹼片的硬度和质量,使其固有频率与踢蹼频率相契合,从而借助共振原理放大潜水员的踢蹼力量。
轮滑鞋也是3D打印的产物。目前的高端轮滑鞋主要材料是碳纤维复合材料和热塑性聚氨酯(TPU)。碳纤维复合材料抗拉强度达500~700兆帕,重量相比普通材料可减轻20%,是职业竞速轮滑鞋广泛采用的材料。TPU弹性模量比塑料高3倍,减震性能较塑料提升50%。高端轮滑鞋一般采用碳纤维和凯夫拉纤维编织鞋面,抗撕裂性提高90%,同时采用3D打印TPU中底,可定制化缓冲密度。
塑胶场地让比赛更精彩
软式曲棍球又叫做旱地冰球,近几年获得越来越多的关注。如果你来到软式曲棍球赛场,你会感到很强的“塑料感”,这是因为软式曲棍球从地板到围挡再到装备,基本都由各种类型聚丙烯(PP)塑料制成。
软式曲棍球的地板、装备和围挡需考虑复用,PP材质属于可回收材料且结构稳定,符合环保要求,有利于资源循环利用。围挡各部件通过新技术工艺牢固焊接,长期使用仍能保持形状稳定,既确保比赛安全性,又降低赛事筹备成本。PP材料还具有抗冲击、抗老化、抗紫外线特性,可适应户外复杂环境,延长使用寿命。
竞速轮滑项目因对塑料面层材料的选择有更高要求,聚丙烯酸材料就成为了首选。在轮滑场地建设中,场地面层材料的好坏直接影响到运动员的训练效果和比赛成绩。传统的面层材料是混凝土、沥青、木板等,虽然常见,但轮滑鞋的材质是TPU,硬度较大,在这些材料上滑行容易滑倒。
聚丙烯酸材料则具有良好的耐磨性,能够承受轮滑鞋对地面的频繁摩擦。此外,丙烯酸材料具有良好的防滑性,即使在潮湿环境下也能提供稳定的摩擦力,避免运动员滑倒。该材料还具有良好的缓冲性,能够减轻运动员在滑行过程中对身体的冲击,提高运动的舒适性和安全性。
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