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1、几种不同类型的化工材料和在体育器材的应用,职称论文内容摘要：随着竞技体育的不断发展进步，对体育器材材料的要求也不断提高，化工材料凭借其各种优良的性能，被广泛的应用于体育器材的制造中，并且极大的提高了体育器材的使用性能以及体育运动成绩。介绍了几种不同类型的化工材料和它们在体育器材的应用，讲明在体育器材领域，新型化工材料具有特别广阔的应用前景，并且将来体育器材材料的发展方向是趋于个性化、智能化的，材料本身的各方面性能也有更高层次的要求，同时要对环境友好，符合绿色发展理念。 本文关键词语：体育运动器材； 化工材料； 优良性能； 智能化发展； Abstract:With the continuous
2、development and progress of competitive sports, the requirements for sports equipment and materials are also constantly improved. Chemical materials are widely used in the manufacture of sports equipment due to their various excellent properties, and greatly improve the performance of sports equipme
3、nt. This paper introduces several different types of chemical materials and their application in sports equipment. It shows that the application prospect of new chemical materials in the field of sports equipment is very broad, and the development direction of sports equipment materials in the futur
4、e tends to be personalized and intelligent.The material itself has higher requirements in all aspects of performance.At the same time,it should be environment-friendly and compound green development concept. Keyword:sports equipment; chemical materials; excellent performance; intelligent development
5、; 社会经济的不断进步发展使人们的生活质量水平得到很大的提高，对体育运动的关注度也越来越高，体育运动不仅使人们的身体健康水平得到了提高，它同时也是当代国家综合国力的重要具体表现出。传统的体育器材所采用的材料多是金属材料和木材，但是随着当代体育竞技的不断发展，这些材料的各方面性能都渐渐无法知足当代体育运动器材的使用标准。因而体育运动器材的材料问题逐步被重视，随着当代科学技术的不断进步发展，化工生产能力大大提高，因而诞生了很多性能优良的化工材料，华而不实不乏很多品质优良的新型材料，这些化工材料具有很高的比强度、比模量，同时材料本身质量极轻，耐磨，抗阻尼性能都特别优良，最重要的是新型的化工材料具有很
6、强的可设计性，加工制成各种成品也相对容易1,基于化工材料的这些优点，将这些材料应用于体育器材的制作中能够很好的提高体育器材的各项性能，甚至包括推动该项体育运动成绩的提升，因而化工材料在体育器材制作领域的应用越来越广泛。这里介绍了几种化工材料在体育器材中的应用，并且简单分析了化工材料的智能化发展。 1 化工材料简介 1.1 概念 化工材料即建造化工装置所需要的工程材料的简称，由于化工材料经常被用来制造各种化工机械、管道、化工仪表等化工设备，其工作环境的特殊性，要求材料本身除了需要具备一般工程材料的性能外，还需要具有良好的耐腐蚀性能，根据不同的使用条件和用处，化工材料通常需要具有导热或隔热，耐低温
7、或者耐高温的特殊性能。 1.2 化工材料的种类 化工材料分为两大类，即非金属材料和金属材料，华而不实化工金属材料又分为有色金属材料和黑色金属材料。非金属材料主要有橡胶，塑料，陶瓷，玻璃，石墨，搪瓷等等，塑料在工业生产中发展迅速，具有优良的耐腐蚀性能，其应用特别广泛。玻璃、陶瓷等具有良好的耐酸性，但是由于性脆，且无法做成大体积的设备，其用处遭到一定的限制，玻璃、陶瓷等材料通常被用来搪、衬金属外表，进而制成耐腐蚀的搪瓷设备。石墨材料具有良好的耐酸、耐热性能，且具有较好的导热性能，因而它的应用也特别广泛。 除此之外，在非金属和金属之间，还有一种非晶态的合金化工材料，其具有过冷液体的构造，且耐腐蚀性能
8、极好，近似一些贵金属，但是这种材料还在开发研究中，若研制成功，改材料会具有特别广阔的应用前景。 1.3 化工材料的优良性能 机械性能，由于化工材料多用来制作化工机械，而化工机械通常都会承受很大的冲击力，压力或者拉力，这就要求化工材料具有良好的机械性能，诸如委屈服从轻度，冲击强度，抗拉轻度，弹性模数，蠕变强度，疲惫极限，硬度以及伸长率等性能。根据化工机械的不同使用条件和用处，会要求化工材料具备不同的机械性能。 耐腐蚀性能，在各种腐蚀环境中，不同的材料具有不同的耐蚀性，而材料耐腐蚀性能优良与否是一种相概念。化工材料的环境大多都具有较强的耐腐蚀性能，如强酸、强碱等。所以化工材料还具备特别优良的耐腐蚀
9、性能。 加工性能，化工设备的用处广泛，因而在制作时加工要求较高，需要材料知足各种加工性能，如切削、铸造、热处理、焊接等，在化工设备的制作中焊接性能尤为重要，因而化工材料通常都具备良好的加工性能。 物理性能，化工材料的物理性能特别优良，如良好的导热性能，热膨胀系数等。 2 化工材料在体育器材中的应用 基于化工材料的各种优良性能，其在体育器材领域的应用越来越广泛，近些年几种新型的化工材料被应用于体育器材的制作，并且获得了良好的成果。 2.1 石墨烯复合材料 体育器材中使用石墨烯复合材料使体育器材的力学性能、热学性能得到很大的加强，并且石墨烯复合材料具有良好的可设计性和硬度，因而其在体育器材中的应用
10、特别广泛。石墨烯复合材料具有良好的力学性能，在球拍的制做中使用石墨烯复合材料能够使球拍的强度大大提高。比拟典型的例子就是2020年设立品牌推出的TK9000,这块球拍在3、9点位置使用的石墨烯复合材料，大大提高了拍框的质量，进而减少了人力能量的消耗，在使用球拍时球感愈加扎实，进攻性能成倍增加。除此之外，石墨烯及其复合材料具有极强的抗菌抑菌性能，亲肤透气性能和抗静电性能也特别良好，还具有防紫外线的特点，因而石墨烯复合材料也被应用于专业的户外运动服装中，例如著名品牌catlike推出的一款石墨烯头盔，其质量特别轻，只要250g,且石墨烯复合材料具有极强的硬度，这块头盔具有足够的强度来保卫使用者的头
11、部安全。另外，石墨烯复合材料还被应用于撑杆的制造中，传统的撑杆都是竹制或者木制的，这种撑杆会严重浪费运发动的动能，进而影响到最后的成绩，撑杆的制做材料经历了很屡次的改良，从竹木材料，到尼龙材料，再到玻璃纤维，如今常用的材料是碳材料，在撑杆的制做经过中参加石墨烯或其复合材料，能够大大提高撑杆的性能，使用石墨烯或其复合材料后能够显著减轻撑杆的质量，同时加强撑杆的强度，并且具有良好的韧性，能够使运发动的动能最大程度的被应用，减少浪费，进而使得运发动的成绩更好。 图1 参加石墨烯材料的球拍 Fig.1 A racket made of graphene 2.2 尼龙复合纤维材料 杜邦公司于1960年对
12、芳香族聚酰胺进行了一系列的研究以加强尼龙的耐热性能。研究开发出了两种材料，两种材料分别是Nomex纤维聚间苯二甲酰间苯二胺和Kevlar纤维聚对苯二甲酰对苯二胺，在材料Nomex的纤维构造中，由于苯环的存在致使纤维的分子链构造无法进行内旋转，分子机构中有极性基团酰胺基，它能够促使分子链间氢键的构成，进而使增大了分子链之间的作用力，除此之外酰胺基与苯环之间还还能够构成共轭体系。因而，Nomex纤维聚合物的分子链就够的刚性很大，这也是Nomex纤维聚合物拥有优良性能主要原因，其只要的优良性能有：高强度，高耐热，高刚度，耐潮湿，其耐化学腐蚀性能良好，耐燃等等。Kevlar纤维构造的分子链是由极性酰胺
13、基和苯撑基交替构成的，并且两种基团的分布密度高，其苯环和酰胺基可以以构成共轭体系。除此之外，Kevlar纤维聚合物分子链中具有苯撑基，与间位苯基相比，其对分子链刚性的影响更大。由于有大量的刚性苯环和氢键存在于纤维构造的分子链间，聚合物的玻璃化温度极高，甚至能够到达345，而其热分解分度能够到达560，在其密度为钢铁的1/5时，而聚合物的模量逝钢铁的34倍，相比其他材料，其断裂强度也较高，除此之外聚合物这种分子构造特点还使得其具有质量轻，耐高温，耐腐蚀，抗冲击能力强，膨胀喜是小，阻燃，韧性好等优点3. 芳香尼龙经过一些列的工艺能够做成三维纺织植物复合材料，该复合材料强度很高，其抗冲击性能特别优良
14、，因而这种材料能够用来制做防护用具，例如防护手套，防护服，护膝，护腿板等等，芳香尼龙还能够用来制做绳索，成品具有很高的强度，耐磨，耐潮湿，且具有良好的尺寸稳定性4,它能够被用来制做滑翔伞绳，滑水绳，攀登绳索以及降落伞绳索等。 图2 芳香尼龙绳索 Fig.2 Aromatic nylon rope 2.3 不饱和聚酯复合材料 分子链上含有不饱和键的聚酯高分子称为不饱和聚酯，它是由二元酸和二元醇发生酯化反响构成的线型聚酯，其溶解后参加一定量的交联单体，使其产生交联反响，经过固化后就能够获得体型构造的不饱和聚酯，这种聚酯也称作热固性树脂。采用不饱和聚酯能够做成很多的复合材料，这些复合材料被用在很多的
15、运动器材上，例如单杠，双杠，网球拍，道具，赛艇，保龄球以及鱼竿等等5. 2.4 碳纤维复合材料 碳纤维是一种有碳元素组成的特种，碳纤维的种类随着碳含量的不同而不同，其碳含量一般都在90%以上6.碳纤维耐摩擦，耐高温，耐腐蚀，导热以及导电等优良性能，除此之外还具有特别显著的各向异性，其质柔软，能够根据要求加工成各种成品，同时碳纤维沿纤维轴向具有很好的强度。由于碳纤维的质量很轻，其比强度也相对较高。全球很多一级赛车锦标赛所使用的赛车，车身整体或者部分都是使用碳纤维材料制成的，而世界一些顶级的跑车也都是使用的碳纤维车身，这样能够很好的提高赛车的构造强度和气动性，也能提高撑杆的强度和柔韧性，避免了断裂
16、扭结现象的产生，进而大大提高运动选手的比赛成绩。另外，利用碳纤维复合材料的高阻尼优点，还能够将其应用到高尔夫球杆的制作中，结合碳纤维质轻的特点，还能够是球杆的重量减轻很多，据相关数据统计，碳纤维复合材料的使用能够使球杆的质量减轻10%40%,有助于延长球杆的击球时间，进而使得球被击打的更远。采用比模量大、比强度大，质量轻的碳纤维复合材料制作网球拍，能够使球拍本身过的较大的初始速度，有利于运发动的击球。碳纤维复合材料还能够用在自行车的很多部位，例如，曲轴，车架，座位支架等，能够赋予车体良好的减震性能及刚性7. 2.5 环氧树脂复合材料 环氧树脂分子的制备是在具有两个或两个以上环氧基团的分子链中，
17、参加适当的试剂，让分子链发生交联反响，然后构成一种三维网状构造的固化物，环氧树脂是一种重要的热固性树脂，其应用特别广泛。绝大多数的环氧树脂都是双酚A型环氧树脂，这种树脂是由环氧氯丙烷和双酚A进行缩聚反响后获得的产物。其分子构造中含有多种极性基团，如环氧基、醚键、脂肪族羟基等等，环氧树脂分子构造中的极性基团能够和金属、硅酸盐等材料发生反响，进而使得与其极性外表具有很强分子间作用力，含有活性氢的材料还能够和环氧基之间构成化学键，同时醚键能够使环氧树脂的分子链特别柔顺，这样就加快的其在其他材料外表的扩散速度。这也表示清楚环氧树脂具有很强的粘着性，故而万能胶成为环氧树脂的另一个名字。生活中，环氧树脂复
18、合材料更多的被使用于田径跑道的铺设，用这种铺设的跑道能够在一定程度上提高运发动的蹬地气力，进而使得运动选手的步幅和步频都有所增加，有利于提高运发动的比赛成绩。环氧树脂复合材料还能够用来铺设室内场地，使用这种材料后，地面的弹性更好，且柔韧性大大提高，缓冲能力也有所提升，使得地面对运发动脚踝的和膝关节的冲击力大大减小，对保卫运发动身体具有很大的作用，同时环氧树脂材料还能够起到一定程度的消音效果，大大减少了运动经过中产生的噪音干扰8. 2.6 生物工程塑料 生物工程塑料是一种新型的合成材料，其据具有特别优良的力学性能，相对较高的性价比也是的其应用越来越广泛，并且在所有合成聚合物中生物工程塑料的氧气透
19、过率是最高的，这些优势使得其在体育器材领域的应用前景特别广阔。 当前已经成功开发出了一种具有超轻特质、高韧度的生物工程塑料，这种材料是经过特殊的拉挤工艺制成的，其具有高强度和高韧性的特点，材料的这种特性能够用来制做一些要求质轻透气同时高强度高韧度的体育器材，例如某些穿戴器材，诸如护具、头盔、运动鞋袜，运动服装等，相比普通的材料，这种生物工程塑料的应用能够使运发动的安全性更高层次，有利于专业运发动竞技水平的发挥。 硅橡胶是一种典型的生物工程塑料，被广泛的应用于运动场地的建造中，硅橡胶具有优良的耐高温性能，它能够在温度高达180的环境中长期工作，并且在200的高温环境下工作数周或者更长时间后，其弹
20、性仍然良好，其瞬时可耐高温达300以上。基于这种生物工程塑料优良的耐热性能，强韧性能以及弹性性能，其被广泛的应用于各种运动场地的建造。 同一般的材料相比，生物工程塑料具有更强的抗老化能力，例如在碳纤维环氧树脂复合材料中参加氨基化碳纳米管，能够使材料的耐热氧化能力、耐盐雾性以及耐高温性显著提高。因而生物工程塑料也能够广泛的应用于户外体育运动器材，例如球类网、单双杠等户外设施，甚至能够用于户外徒步鞋、登山鞋，除此之外可以以应用到户外衣物中，也能够起到抗老化，抗氧化作用，延长器材的使用寿命。 3 化工材料的智能化发展分析 新型化工材料的各项性能都特别优良，并且随着体育运动不断的发展，其在各种体育器材
21、上的应用也越来越多，将对将来体育器材的发展产生特别深远的影响。 1体育器材材料将会愈加智能化、个性化。当代社会人们对个性化的需求越来越大，设计自由度大的新型化工材料将会得到进一步的发展，随着专业性的不断深切进入，智能化和个性化的化工材料将会渐渐成为体育器材的主流材料。 2体育器材材料将会更趋向于绿色材料的研发，当代社会中绿色发展观念不断的被宣传普及，人们的绿色观念和健康意识也越来越强，因而在体育器材材料的开发中将会愈加注重材料的环境友好性和可降解性，将来将会减少对环境有害的传统材料的使用，而新型绿色环保材料将会被更为广泛的应用。 3体育器材材料将会更多的注重性能优异的性能材料的开发，很多新型材
22、料都具有更方面的优异性能，能够更好的知足各种使用需求，且对环境友好，性价比高，因而，将来会更多的开发各种具有优异性能的新型材料，其应用前景特别广阔，发展空间也很大。 4 结束语 当今社会的体育运动竞技随着科技的进步逐步被更多的人所关注，甚至体育竞技已经成为衡量国家科技水平的标志之一，而材料的发展对体育器材的开发制造具有特别重要的意义。体育器材的使用要求不断提高，导致对其多使用的材料的要求越来越高，因而对材料的开发研究显得极为重要。随着化工技术的不断提高，近些年研究人员成功研发各种高性能的新型化工材料，这些化工材料具有高强度，轻质量，优良耐腐蚀性能，优良延展性，易于加工，设计自由度大等优点，这些
23、优良特点在各方面都特别符合当代体育器材的使用要求，因而其在体育器材的应用前景特别广泛，极强对化工材料的研究开发，对将来体育器材的发展具有特别深远的影响。 以下为参考文献 1董雪娇。当代新材料技术在体育领域的应用J.现代体育科技，2020,33：120-125. 2冉清泉，周家颖。高新材料的应用于体育运动的发展J.中国体育科技，19982：35-39. 3 宋卓颐，史勤芳，房双宽，等。塑料原料与助剂M.北京：科学技术文献出版社，2008. 4顾龙鑫，陈晓钢，杨红英，等。芳纶及其复合材料产品在体育器材上的应用J.合成纤维，2021,457：20-25. 5杜希岩，李炜。纤维加强复合材料在体育器材中的应用J.纤维复合材料，20211：12-17. 6陈伟，白燕，朱佳强，等。碳纤维复合材料在体育器材中的应用J.产业用纺织品，20188：32-37. 7 陈志同。碳纤维复合材料在体育器材中的应用J.北京体育大学学报，202012：236-240. 8梁利平。体育器材中先进材料的使用对竞技体育发展的影响J.湖北科技学院学报，2021,357：155-160.