将具有凹坑结构的面料运用在速度类比赛服中,以减少风阻,提高竞技表现是现在运动减阻的主流研究方向;除速滑外,跳台滑雪,高山滑雪和雪车等冬季比赛项目也有相关应用。此外,如自行车、游泳等速度类项目也是减阻纺织品的研究热点。
02压缩压缩衣最初应用于医学领域,主要用于治疗淋巴水肿等疾病,后来随着梯度压缩概念的提出与研究发展,逐步扩展到了体育方向。压缩衣的工作原理是通过梯度压缩加快血液循环提高肌群活力、减少乳酸堆积,对于关键运动肌群起到包裹和支撑的作用,降低肌肉的震动,因此可以在一定程度上节省消耗体能,保持运动能力,使得运动更加持久。研究还发现中度紧身束缚不仅可以在运动中缓解疲劳,对运动性肌疲劳有一定作用,且在运动后还有辅助肌肉快速恢复的功能。此外,压缩装备还有锁住汗水、帮助稳定体温、保持干爽等作用。由于冬季运动的环境复杂,比起单纯压缩衣的商业品牌如Skins、2XU、CW-X、Compressport等,宣称融合了仿生学科技的瑞士品牌X-Bionic则更具科技感,也更加被运动员所青睐,该品牌多年来服务了全球三十多个国家队伍,一直是瑞士滑雪队的赞助商(图3)。(图3:身着X-Bionic滑雪内衣的瑞士滑雪队和X-Bionic滑雪内衣产品图)当速干概念在运动服装领域流行了几十年后,研究却发现人体在运动时,有97%的能量用来维持体温保持在37℃体温,而只有3%的能量用于肌肉。于是人们将目光放在如何运用外力将体温维持在37℃,从而能让更多的能量用来提升运动表现。X-Bionic的设计理念便源于此,在间歇式紧身压缩(X-IMPACT)的基础上结合了三维球面恒温控制技术(3D-BionicSphere),其母公司X-Technology在全球注册了近项专利,力求通过服装装备实现体温调节释放人体能量储备。该款仿生压缩衣产品为融合了十几种针法的立体针织结构,其织造工艺非常具有代表性。X-Bionic的核心设计之一——3D-BionicSphere,在胸前、后背和腋下最易出汗的位置为立体编织的“U型管槽”结构。在运动过程中,当体温升高,人体出汗时,汗液被吸收并锁进“U型管槽”中,在穿越“U型管槽”的过程中汗液会带走多余热量,并在外层表面蒸发,为皮肤表面降温,同时一些水分变冷凝结,会重新被皮肤吸收。而在寒冷的条件下,“U型管槽”内的空气又形成了保暖空气层,阻止身体热量丧失(图4)。(图4:X-Bionic的3D-BionicSphere原理)X-Bionic的另一项核心设计——X-IMPACT,不同于其他品牌的压缩衣具有良好的压缩效果时却妨碍了血液循环,以其独创的间歇式压缩设计,通过纱线的松紧组合,拉开压缩间距,稳固肌肉的同时可以通过毛细血管改善了血液循环。年,X-Bionic升级了原有的3D-BionicSphere设计,全新的ThermoSyphon(热能虹吸智能控温技术)虽然仍旧沿用了三维立体针织结构(图5),但孔洞系统更加弯曲复杂以扩展蒸发表面,且提升了组织结构的稳定性以满足运动拉伸,并额外内置特殊Y形结构,加快冷热转化效率。就性能而言,新版设计提升了95%热量传输性能、30%额外蒸发面积、66%湿气传输率。(图5:全新的ThermoSyphon三维立体针织结构)压缩衣的发展历史较短,压缩机理还有待进一步完善。目前研发力量也主要掌握在欧美日少数几家品牌中,国内尚未建立独立的研发体系,开发自有品牌。此外,如:X-Bionic、UYN等具有复杂的一体成型立体结构的压缩衣需要先进的织造工艺水平,同样限制了我国压缩紧身装备的开发。03防护冬季运动项目中,由于装备、场地和天气的极端性和不确定性,运动员的损伤概率增加,以年平昌冬奥会为例,运动员受伤率达到12.6%。个人防护设备在职业运动中越来越重要,为了保证运动员的安全,FIS和ISU在相关规定中都会明确要求运动员佩戴护具(高山滑雪项目的运动员必须佩戴背部护甲)或者穿着具有具有防护功能的赛服(短道速滑的赛服必须具备防切割功能,图6)。因此,服装装备除了要帮助运动员提高竞技成绩的同时,还应能在训练比赛中保护运动员的身体安全,相应的所使用的纺织品应具备坚韧耐磨、防切防割,甚至是抗冲击的性能。(图6:短道速滑项目装备说明)短道速滑是我国冬季运动中的优势项目,在赛服的研发上也颇具优势。年的平昌冬奥会上,由安踏集团为中国短道队提供的赛服“雷霆之星”首次亮相。这款赛服采用超高分子量聚乙烯(Dyneema)超强纤维为主体材料,其比强度是钢的15倍,且密度低,复合氨纶弹性丝,以四面弹织造技术得到的面料结构密实,轻质有弹性,防切割性能达到ENLevel4,优于ISU标准要求。相较以往的赛服,新赛服由于面料的革新可以使用单层面料制作,突破传统的双层结构的设计理念,减轻比赛服自重性,比传统赛服重量轻30%,减少运动员体能消耗,且全身使用新型防切割材料也大大地提高运动员的安全性。年帝人公司(TeijinFrontier)发布了一款新型抗撕裂的面料(图7),准备投入年的户外运动市场。帝人宣称该款面料以细旦高强度聚酯纤维PASMO为原料,采用了全新的纱线排列和编织密度,所得面料外观平整,表面均匀,质地柔软,耐磨性和抗撕裂性高,非常适合运动和户外服装。(图7:帝人抗撕裂面料)护具作为冬季运动的重要装备大多与纺织品相结合使用。随着传统的海绵材料逐渐被淘汰,类似D3O、Poron的新材料不断涌现,抗冲击纺织品也在不断的创新发展——三维间隔织物,其质轻柔软,具备较好的支撑性能,有一定的抗冲击能力。美国道康宁(DowCorning)公司开发过一种“DEFLEXION”减震材料,其中的S系列为有机硅掺杂聚酯类间隔织物(图8),具有高度灵活的开放式透气结构,TP系列为。平时表现为织物,柔软易弯折;但当受到在撞击时,有机硅分子会在撞击点聚集在,使织物坚硬,并起着护甲的作用。(图8:道康宁“DEFLEXION”S系列间隔织物)间隔织物还经常被选用与抗冲击材料复合使用制造护具,以增加护具的透气性和舒适性(图9)。(图9:DainesegiletWave1BackProtector,其中白色区域为三维间隔织)
04可穿戴可穿戴技术始于20世纪60年代的美国,由美国麻省理工学院(MIT)媒体实验室提出,是一种出于对于人体健康的干预和改善的创新技术。随着体育运动的兴起,可穿戴技术积极融入其中,成为现代运动服功能性研究的一个热点方向,通过与服装相连的传感器,比如:心率带、智能跑鞋等,可以直接测量人体的包括心率、血压、体温和呼吸等一些重要参数。随着纺织品导电印刷技术的提升和电子计算机技术的革新,电器元件体积越来越小,功能更为完善,可穿戴技术开始被运用到竞技体育中。年,芬兰奥卢大学发明了第一台无线心率遥测仪,科研人员第一次利用可穿戴技术来监控运动训练过程,该设备为运动强度的评定提供了一种新方法,同时也开启了训练监控方法的变革。技术发展持续至今,无独有偶。年三星荷兰分公司研发了一款名为SmartSuit的智能训练服(图10),并赞助了两名荷兰短道速滑运动员SjinkieKnegt和SuzanneSchulting进行监测训练,目标是帮助他们夺得平昌冬奥会金牌。这款智能训练服始于年3月,由三星研发人员、运动员、教练员和人体运动学家共同创造,在8月开发出第一套原型后随即投入使用。研发团队认为,滑行中最重要的参数是运动员的位置,包括瞬间的姿态、高度、速度等,为了精准且时时监测,三星开发了一款配备5个传感器的训练服,这些传感器可以将人体动力学数据和位置以数据、图标和视频的方式向GalaxyS8和TabS3传输,即便运动员的滑行时速达到50km/h依旧信号稳定。该训练服穿着感受与普通训练服无异,但教练可以一目了然的掌握运动员的训练状态,并时时发送信息以令其调整位置。除此之外,这款智能训练服还能够追踪运动员的身体各项指标,以改善健康状况。(图10:SumsangSmartSuit)类似的,来自芬兰冬季运动可穿戴设备商家SKIIOT提供了脚踝穿戴的滑雪分析仪(图11)。产品带有七个传感器,与运动和网络应用程序相结合,用户可以在整个赛道上获得可靠的雪温测量值,以及有关滑雪性能,周围条件和技术的任何观察结果。该品牌与长距离越野滑雪的领先团队之一RagdeEiendom团队合作。(图11:SKIIOT脚踝穿戴的滑雪分析仪)高科技纺织品对冬季竞技运动意义非凡,目前的研究热点多集中于提高运动表现、协助肌肉运动、减震防护等方向,基于运动生物力学、仿生学和计算机科学的新材料、新技术、新产品层出不穷。未来的发展方向在单纯纺织品的基础上必然走向多元化,适用于竞技运动的高科技纺织品必将兼具舒适性、功能化和智能化多方位于一体,从训练比赛到休息恢复,全面预防运动损伤,提升运动员竞技水平。整理自北京服装学院张鸣雯、张天娇、胡紫婷、廖青、刘莉《冬季竞技运动纺织品趋势与研发创新》一文,收录于《中国纤维流行趋势报告/》
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