高分子材料在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

王鳴宇

摘 要：高分子材料有著優(yōu)異的力學(xué)性能，其應(yīng)用到籃球運(yùn)動(dòng)中有許多優(yōu)勢(shì)。作者在大量閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，具體闡述了高分子材料在籃球、球衣、護(hù)具、籃球架、場(chǎng)地等中的應(yīng)用，并在文章的結(jié)尾對(duì)高分子材料的發(fā)展提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：高分子化合物；材料；籃球運(yùn)動(dòng)

中圖分類號(hào)：TQ050 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.前言

籃球運(yùn)動(dòng)不僅是力量的對(duì)抗，更是速度的較量，精度的比拼，難度的競(jìng)爭(zhēng)。這一系列指標(biāo)無(wú)疑是對(duì)材料提出了高要求，如強(qiáng)度、抗擊、韌性、剛性、耐磨等。而高分子材料具有很多優(yōu)良特性，基本能夠滿足上述要求。高分子材料在籃球領(lǐng)域有許多應(yīng)用，本文即介紹高分子材料在籃球、球衣、護(hù)具、籃球架、場(chǎng)地等中的應(yīng)用。

1.高分子材料與籃球運(yùn)動(dòng)

1.1高分子材料簡(jiǎn)介

高分子材料也稱為聚合物材料，是由高分子化合物以及其他添加劑所構(gòu)成的材料，其根據(jù)來(lái)源劃分，可分為天然高分子和合成高分子材料。前者是存在于生物體內(nèi)的高分子化合物，可分為天然纖維、天然樹(shù)脂、天然膠等。后者主要是指塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料，此外還包括膠黏劑、涂料等。

1.2高分子材料應(yīng)用到籃球運(yùn)動(dòng)中的優(yōu)勢(shì)

高分子化合物的三級(jí)結(jié)構(gòu)、高分子與添加劑的組合、成型加工過(guò)程的控制都賦予了高分子材料優(yōu)異的力學(xué)性能，尤其在彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、硬度、韌性、彈性、抗沖擊性、耐磨性、剛性、潤(rùn)滑性等方面，這是高分子材料應(yīng)用到籃球運(yùn)動(dòng)中的優(yōu)勢(shì)。

2.高分子材料在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

在籃球運(yùn)動(dòng)的各個(gè)方面，人們都用到了聚合物材料，本文即分段闡述這些材料在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。

2.1 高分子材料在籃球中的應(yīng)用

人們之前在籃球中使用動(dòng)物皮革，控球手感較好，彈性適中，但不易生產(chǎn)，且價(jià)格昂貴，不易保養(yǎng)。如今的籃球多用PU材料和PVC合成皮。PU是含軟段的二元醇和含硬段的二元異氰酸酯聚合而成的高分子化合物——聚氨酯。通過(guò)控制羥基與異氰酸酯基的比值可改變材料的柔順性，從而使材料具有易加工，耐磨不易變形的性質(zhì)，可有效避免因不正確使用而使球發(fā)生爆炸。PVC即聚氯乙烯，通過(guò)交聯(lián)可使材料的耐溫，抗沖擊性提高。聚氯乙烯糊可涂附在棉布、紙張上，經(jīng)加熱在140℃～145℃很快發(fā)生凝膠，成型為薄膜，再經(jīng)滾筒壓緊，即成人造革。雖在手感和耐低溫能力上略遜于PU材料，但其防水、耐磨、抗霉變、抗鹽堿能力優(yōu)于PU合成皮，且有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠所以適于更廣大的群體。

2.2 高分子材料在球衣中的應(yīng)用

眾所周知，運(yùn)動(dòng)服裝的衣料和款式直接影響運(yùn)動(dòng)成績(jī)。就衣料而言，籃球服主要有兩種。一是防水透濕性的。在尼龍塔夫綢（主成分為尼龍，即聚酰胺，可由二元胺和二元酸聚合成。因?yàn)榭梢耘c水結(jié)合形成氫鍵所以具有吸水性）上涂上復(fù)氨酸系聚合物，可以使籃球服具有良好的透氣和吸濕排濕的性能。二是保溫吸汗的。聚酯纖維就是聚酯經(jīng)紡絲所得的合成纖維，就是俗稱的滌綸。其成分是相對(duì)分子量為15000～22000的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。滌綸有優(yōu)良的耐皺性、彈性和尺寸穩(wěn)定性、絕緣性能好，酸、堿對(duì)其破壞程度都不大。在其混紡面料上真空蒸鍍一層可以在高溫下熔化的鋁或鈦。這樣可以更有效地反射太陽(yáng)光紅外線，控制球服內(nèi)部的溫度升高以保持舒適度。

而更新研究出的一款由三層纖維組成的衣料不但具有上述衣料的控制升溫的性能，還可以隨氣溫變化而儲(chǔ)存釋放熱量。纖維分為人造纖維和天然纖維，前者是從石油中提取的，所以含有疏水基團(tuán)，并且與部分有機(jī)溶劑有相似相溶能力，所以為疏水纖維；后者是由葡萄糖組成，含有大量羥基，能與水結(jié)合形成氫鍵，所以為親水纖維。衣料最內(nèi)層是疏水性纖維，中間層是親水性纖維和疏水性纖維的混合層，最外層是親水性纖維。纖維是由可塑性非常好的晶體構(gòu)成，再經(jīng)過(guò)特殊處理，就能使人體與運(yùn)動(dòng)服之間形成空間的溫濕度、氣流的循環(huán)。

2.3 高分子材料在球鞋中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)證明，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，足與地面的接觸會(huì)給身體帶來(lái)一定的沖擊。這種沖擊若是過(guò)強(qiáng)，會(huì)一直傳遞到全身甚至損傷機(jī)體：以3m/s跑時(shí)，足部承受自身重量?jī)杀兜臎_擊力，若時(shí)6m/s，則是4倍；每當(dāng)球鞋增重100g，運(yùn)動(dòng)員會(huì)多消耗1%的體能。因此有些人在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)或激烈運(yùn)動(dòng)后會(huì)突然頭昏眼花，就是不當(dāng)運(yùn)動(dòng)與穿鞋的不當(dāng)。為了減少因?yàn)樾佣鴮?dǎo)致運(yùn)動(dòng)的人體的損傷，研究人員通過(guò)改變運(yùn)動(dòng)鞋的各項(xiàng)性能以達(dá)到目的。在鞋底嵌入不同的六邊形的高分子材料并加入合成樹(shù)脂穩(wěn)定板的cell減震技術(shù)，可保證鞋的穩(wěn)定、彈性和吸汗能力。此外還有一種具有空調(diào)功能的，即在鞋底腳跟、腳趾部位用網(wǎng)狀細(xì)孔連接氣流墊。這樣，在邁步時(shí)足部不同的壓力使氣墊內(nèi)經(jīng)過(guò)高價(jià)注入的大分子氣體流動(dòng)，配合鞋底的曲線設(shè)計(jì)可舒適機(jī)足部，緩沖地面的沖擊，也代替了累贅的傳統(tǒng)材料，減輕了球鞋的重量。

2.4 高分子材料在籃球架中的應(yīng)用

對(duì)于打籃球時(shí)間長(zhǎng)的人來(lái)說(shuō)，過(guò)去的木質(zhì)籃板可謂是讓人發(fā)指，因?yàn)槟静牡慕Y(jié)構(gòu)不夠規(guī)整，所以在擦板進(jìn)球的時(shí)候總有其他的影響。而現(xiàn)在籃板常用有機(jī)玻璃——聚甲基丙烯酸甲酯制成。因?yàn)榫奂谆┧峒柞ト犴樞暂^好，抗沖擊力強(qiáng)。若是經(jīng)過(guò)拉伸和加熱處理，其韌性也會(huì)大大提升。其透光達(dá)到92%，是所有高分子材料中透光性最好的。

高分子基復(fù)合材料是以高分子聚合物為基體，添加各種增強(qiáng)材料制得的多相態(tài)材料，大多數(shù)高分子基復(fù)合材料有很高的強(qiáng)度，良好的抗疲勞性、耐高溫性。球架表面可應(yīng)用聚乙烯纖維增強(qiáng)的乙烯基酯復(fù)合材料。這里的復(fù)合材料中，聚乙烯纖維是增強(qiáng)材料，乙烯基酯是基體材料。超高分子量聚乙烯纖維具有極高的強(qiáng)度，具有化學(xué)穩(wěn)定性、低密度等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用于球架表面可使其壽命增長(zhǎng)、抗沖擊、耐腐蝕能力增強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行噴塑，可以防銹蝕，耐氧化，有不掉漆，不退色的優(yōu)點(diǎn)。

2.5 高分子材料在籃球場(chǎng)地中的應(yīng)用endprint

人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉會(huì)不斷收縮發(fā)力，也會(huì)不斷產(chǎn)生反作用力。這種反作用力的作用時(shí)間若是大于0.2s便會(huì)產(chǎn)生于鋼鐵近似的破壞力。而在籃球運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員起跳搶籃板后著地時(shí)，產(chǎn)生的沖擊是很大的，很容易引起損傷。因而地板既要有一定硬度，更要有適度的柔軟緩沖性。較之于先前的土地、水泥、柏油的籃球場(chǎng)，高分子及其復(fù)合材料滿足了這高要求。

一種由類似米粒樣的橡膠碎片，以3%空隙涂后硬化的基礎(chǔ)層和聚氨酯樹(shù)脂的表面層組成的新型涂料地板，具有良好的柔軟性和適度彈性，能很好地減輕腳踝、膝關(guān)節(jié)的沖擊。還有一種多功能的地板，以鵝卵石、河沙為地基，上鋪聚氯乙烯薄膜防潮層。聚氯乙烯一般都加有多種助劑，含增塑劑40%以上的聚氯乙烯稱為軟質(zhì)聚氯乙烯，可通過(guò)擠出成型工藝用于制作薄膜。從而阻止?jié)駳鉂B透上來(lái)。第三層用混凝土在穩(wěn)定基礎(chǔ)。第四層用乙烯—醋酸乙烯共聚物（E/VAC）乳液作粘結(jié)劑。乙烯-醋酸乙烯共聚物（也稱為乙烯-乙酸乙烯共聚物）是由乙烯（E）和乙酸乙烯（VA）共聚物（即由兩種或兩種以上不同單體經(jīng)聚合反應(yīng)而得的聚合物）制得。因?yàn)槠涿芊獾呐菘捉Y(jié)構(gòu)而具有良好的耐腐蝕性和隔音性且能賦予地板良好的回彈性、保溫性。最后鋪上有良好力學(xué)性能、耐磨性的塑膠彈力層，該層還可以進(jìn)行著色，使地板更加美觀。

2.6 高分子材料在護(hù)具中的應(yīng)用

為了減輕因?yàn)閷?duì)抗而產(chǎn)生的損傷，之前的護(hù)腕、護(hù)膝僅僅用了布料，而如今利用了粘膠長(zhǎng)絲和橡膠材質(zhì)或是粘彈性聚氫基酸脂以及用于固定的金屬條，可使護(hù)具具有超強(qiáng)的彈性、透氣性且易洗滌。從而增加運(yùn)動(dòng)員的力量。而為了保護(hù)臉部尤其是眼睛，運(yùn)動(dòng)員有時(shí)會(huì)佩戴由塑料外殼、吸能泡沫和聚碳酸脂制成的護(hù)目鏡。聚碳酸酯主鏈分子是由柔性的碳酸酯鏈與剛性的苯環(huán)相連接，因而有堅(jiān)韌、剛性強(qiáng)、透光率高達(dá)90%等的其他優(yōu)異性能，所以這種材料可做護(hù)目鏡，且耐高沖擊力。球場(chǎng)外使用梅隆聚酸脂、聚酯纖維制成的圍欄，（現(xiàn)已用于廣告）即使運(yùn)動(dòng)員撞上去，雙方也會(huì)安然無(wú)恙。

結(jié)語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展，高分子材料在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其共同點(diǎn)都是利用自身的特點(diǎn)而提高運(yùn)動(dòng)的舒適性、技術(shù)性和安全度，并有替代其他材料的趨勢(shì)。而隨之出現(xiàn)的花式籃球更是在高分子材料的應(yīng)用方面受益匪淺，使其觀賞性、特效效果更加吸人眼球。

對(duì)于未來(lái)高分子材料在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用，本文提出了如下幾點(diǎn)建議：

（1）消費(fèi)者需要更加物美價(jià)廉的產(chǎn)品，要求科研人員開(kāi)發(fā)出更有性價(jià)比的材料。

（2）運(yùn)動(dòng)員需要更加穩(wěn)定的產(chǎn)品，球賽中出現(xiàn)的笑點(diǎn)，大多都是因?yàn)榍蛐?、籃板的不穩(wěn)定而造成的。

（3）高分子材料希望能被廣泛應(yīng)用到治療上，希望能出現(xiàn)受傷的運(yùn)動(dòng)員在短時(shí)間的緊急處理后依然能繼續(xù)比賽。

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