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科技让奥运更高更快更强——材料学篇
2010-09-14 | 供稿:网络转载 】【打印】【关闭
今晚北京奥运就要开幕了,虽然不能亲身体验现场感受,不过还是难免和全体国人一起激动。兴奋之余再跟大家唠叨唠叨这奥运记录是如何在科技进步的推动下前进的。咱们上回书说到力学原理在奥运项目中的推动作用,今天再来说说材料学。

1789年,一个名叫普茨的德国人撑在一根木杆上,越过了1.83米,这应该是世界上第一个撑杆跳高的记录,当然,撑杆跳在当时可能还没有这名字。不过1896年的第一届奥运会上,撑杆跳就被列入正式项目,让人惊叹的是撑杆跳当年被列入的项目并不是田径而是体操!当时使用的杆是由山胡桃木制做而成,不仅沉重,还相当坚硬,美国人霍亚特就是用这种硬木杆创造了第一个奥运撑杆跳记录,3.3米。随后,杆的材料的研究给予了撑杆跳这项运动不朽的生命力。看过今天的撑杆跳比赛的朋友都知道,杆身越轻,弹性越好,越能帮助运动员提高成绩,而杆的材料也正是沿着这个方向不断变革的。   

撑杆材料的突破最早发生于上世纪初,1908年的伦敦奥运会上,美国选手吉尔伯托第一次使用竹制撑杆越过3.71米,从此更有弹力和韧性的竹竿取代了木杆成为撑杆跳选手的好伙伴,而日本竹子制成的竹竿也一直伴随着各国撑杆跳好手逐渐将成绩提高到4.77米,这是一个木杆时代无法仰视的记录。在这个阶段里竹竿的弱点也被逐渐放大,首先竹子材料尺寸无法做到标准,其次竹子并不耐用,更重要的是竹子的撑杆承受压力的能力并不算强,以至于很多运动员不敢将握杆点升到杆顶——如果竹竿空中断裂,那就不是跳高而是跳楼了。所以其他材料的撑杆逐渐被人们关注起来,1920年瑞典生产的钢铝合金撑杆帮助运动员将撑杆跳的记录突破至4.80米。

当然,在这段时间里,撑杆跳的进步不仅在于撑杆的材料,还有插杆斗的引入,这种可以固定杆和地面接触位置的设备更好的保护了运动员,也为撑杆跳这个项目的记录在接下来几十年里不断被打破立下了汗马功劳。

玻璃纤维是一种重量轻、韧性好、弹性好的材料,在1952这种材料制成的撑杆第一次出现在赫尔辛基奥运会的赛场上,接下来的几年里,玻璃纤维撑杆为这项运动开辟了一个崭新的时代。4.83米、4.89米、5、28米,这些记录上分别写着戴维斯、犹而西斯和汉森的名字,而他们用的都是玻璃纤维材料的撑杆。当然,人类对于材料的研究从未停步,玻璃纤维和尼龙现在也被更加轻便、坚韧、弹力出色的碳素纤维和其他材料更新掉了,撑杆跳的记录也被布勃卡刷新至6.14米。而这应该远远不是这个项目的极限高度,纳米科技的到来只会让撑杆材料更加适合这项运动。

撑杆的材料决定了人类对高度的冲击,脚下的材料决定了人类速度的突破。早期奥运会上,跑道出现过泥土、草地等多种地况,运动员想跑快都很难,再后来相当长的一段时间里,跑道采用了煤渣和石灰混合压平的材料,这种地面天气干燥还好,一旦遇到雨天,运动员就要跟泥潭进行殊死搏斗,苦不堪言。人类百米成绩第一次跑进10秒,是在1968年墨西哥奥运会上,这也是第一届采用以聚氨酯为材料的塑胶跑道进行比赛的奥运会。塑胶跑道耐磨、耐油、全天候的特性帮助运动员一次次的刷新着速度的成绩。今天,在全世界的面前,中国国家体育馆鸟巢将展现给大家的也是一条漂亮的塑胶跑道,这条以意大利Mondo材料铺就的跑道代表着人类材料学的最先进技术,在现有的世界纪录里,有230个记录是在这种材料的跑道上完成的。

在另外一个竞速项目里,“跑道”的作用无法体现,倒是运动员的服装对成绩影响巨大,这就是游泳项目。游泳和材料的关系在这几年里被急速放大,这和世界著名游泳衣品牌Speedo的大力推广密不可分,它所属的鲨鱼皮泳衣成为了10年以来泳坛上最具争议的话题。

2000年,Speedo推出了第一款鲨鱼皮泳衣FastSkin,这种泳衣仿造鲨鱼皮肤的V字形结构,减少了运动员在水中的阻力,大大提高了游泳比赛的成绩。在当年的悉尼奥运会上,83%的游泳选手都使用了鲨鱼皮泳衣。2004年雅典奥运会,第二代鲨鱼皮FastSkin II在第一代的基础上增加了面料表面的颗粒状突起,这一设计再次得到了各国运动和这届比赛成绩的肯定——获得奖牌的游泳运动员中有47人身着此泳衣。2007年,第三代鲨鱼皮泳衣FastSkin FS_Pro的材料上再获提升,防氧弹性纱和特细尼龙纱组成的面料弹性比同类产品高15%,可以减少肌肉的震动和能量损耗。在去年里,这款泳衣神奇的帮助各国游泳好手21次打破各种世界记录!在今年的水立方里,许多运动员身上的泳衣将会是第四代鲨鱼皮FastSkin LZR Racer,这款新泳衣在材料上继续突破前作,采用了轻质、超光滑、防水快干的LZT Plulse面料,据说这种面料是经过NASA风洞测试出来,性能最好的面料,辅以超声波黏合技术使得泳衣上没有任何接缝和针脚,最大限度的减少了身体在水中受到的阻力。当然,最新的材料效果如何,开赛后我们就会知道。

奥运会中还有很多材料引领记录狂飙的案例,像当年琼斯的水晶跑鞋、标枪的材料变革、网球的绒毛表面等等,为了避免文章太长枯燥的影响大家看开幕式,咱们就唠叨到这。总之,奥运会不仅是“人”的展示会,更是科技的展示盛会,08年会否有更多的变革和进化出现,我们等到大幕拉开后就能看到了。

(来源:爱活网)
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