אפשרויות לספורט ביצועים גבוהים

ציוד ספורט ביצועים גבוהים מונדס בצומת של ביומכניקה ומדע החומרים, שבו כל גרם, סיבים וסגסוגת יכולים להפריד מדליה זהב מן החמיץ קרוב. ספורטאים דוחקים את הגוף שלהם למגבלות מכניות, ואת הציוד שהם מסתמכים על חייב לעמוד בפני כוחות קיצוניים בעוד אור, תגובה, בטוח.הבחירה של חומר היא לא רק החלטה ייצור - זה ביצועים משתנים כי מגדיר מהירות, העברה חומרים גרפיים, לחץ היום, חומרים גרפיים, לחץ על חומרים מורכבים של חומר נפץ.

התפקיד של חומרים בביצוע ספורט

חומרים משפיעים כמעט על כל היבט של ציוד אתלטי: משקל, קשיחות, כוח, חיי עייפות, רטט לחות, וחזרה אנרגיה. מסגרת אופניים קלה מאפשר הרוכב להאיץ מהר יותר לטפס ביעילות יותר. racket טניס נוקשה יותר מעביר יותר אנרגיה לכדור, אבל מפחית זמן מנוחה תחושה.אפקט-אברסק קצף ב ⁇ כדורגל חייב לפעול במהירות כדי להגן על המוח ללא תוספת של חומרים מכניים, לעתים קרובות מתחרות על ידי חומרים מורכבים, על ידי חומרים מורכבים, על ידי חומרים ממתחילים.

מעבר לביצועים גולמיים, חומרים משפיעים גם על נוחות המשתמש ועל אמינות ארוכת טווח.התנגדות קורוזיה היא קריטית בציוד שחייה ושיטה.ליציבות אולטרה סגולה עבור ציוד ספורט חיצוני.ההתנהגות הטורמית יכולה להשפיע על פירוק חום במרכיבים כמו בלמים דיסק או מטפלות.ובשנים האחרונות, ההשפעה הסביבתית הפכה לקריטריון בחירה חומרי כמו יצרנים המבקשים להפחית את טביעת הרגל פחמן ולחבק עקרונות כלכלה מעגלית.

חומרים נפוצים בציוד ספורט ביצועים גבוהים

פחמן סיבים: כוח משקל קל

סיבים פחמן מחזקים פולימרים (CFRP) הוא ככל הנראה החומר הטרנספורמציה ביותר בהנדסה ספורט מודרנית. Composed של סטרואנט דק של אטומי פחמן מחובר במבנה גבישי, סיבי פחמן מציעים יחס כוח-למשקל מספר פעמים כי של פלדה ואלומיניום.כאשר מוטבע במריצה פולימרית - epoxy ply - ניתן להניח בכיוונים ספציפיים כדי ליצור מבנים כי הם מאוד גמישים ציוד זה עדיין מאפשר התנהגות גמישה.

ברכיבה, סיבי פחמן מסגרות שולטות במרוץ כביש מקצועי וניסויים בזמן כי הם חוסכים גרם למעצבים לייעל אווירודינמיקה וציות. rackets טניס Top-tier להשתמש סיבים פחמן כדי להגדיל את הנוקשות עבור יותר כוח תוך לחות הרטטים שגורמים עייפות של מועדון גולף. מועדוני גולף עשויים סיבי פחמן לספק משקל קל יותר נשלט, המאפשר מהירות נדנדה מהירה יותר ומרחק גדול יותר.

עם זאת, סיבים פחמן יש חסרונות.זה יקר לייצר, במיוחד עבור גיאוגרפיות מורכבות הדורשות ריפוי אוטומטי.זה יכול להיות מתפתל בתנאים מסוימים של השפעה - מכה חדה עלולה לגרום לדיכאון או כשלון קטסטרופלי ללא התראה. התנהגות שומנית היא מורכבת, ונזק יכול להיות קשה לזהות לא-דהורה.למרות מגבלות אלה, התקדמות מתמשכת בתהליכי ייצור (כגון סיבים אוטומטיים וסיבים של ציוד הוקי פחמן-או-או-או-או-מסלולארי) הם יותר עבור ציוד הצפנה-מסלול רחב יותר של קירור.

טיטניום: המתכת האידיאלית למשקל ולהתנגדות קורוזית

טיטניום ו ⁇ ו, במיוחד Ti-6Al-4V, מציעים שילוב נדיר של כוח ספציפי גבוה, עמידות עייפות מעולה, והתנגדות קורוזיה יוצאת דופן. בעוד כבד יותר מאשר סיבים פחמן, טיטניום הוא בהיר משמעותית מאשר פלדה ויכול להיות נוצר לתוך צינורות מעוקלים או ליכוד מורכב עבור יישומי ספורט.

(FLT:0) מסגרות אופניים טיטניום 1FLT, אם כי פחות נפוץ סיבי פחמן היום, הם פרס על ידי סיור וסיבול רוכבי אופניים עבור איכות הנסיעה חלקה שלהם כמעט בלתי מוגבלת חיי עייפות, האלסטיות של החומר מספק רטט טבעי כי להפחית את עייפות הרוכב על פני מרחקים ארוכים.טינוסים מועדון גולף משמשים נהגים גבוהים וברזל כי מאפשר סגסוגת עבור עמידות מהירה, אך ורקמות כי הם שמירה על מהירות גבוהה יותר של כדור הארץ, אך ורקמות, כמו גם לחץ דם קלוש, כמו גם על פני שטח.

העלות היא המחסום הראשי: טיטניום יקר למקור ומכונה.יש לו מוליכות תרמית גרועה נוטה להרסה נגד מתכות אחרות, הדורש כלי מיוחד ו lubricants במהלך ייצור.למרות האתגרים האלה, שילוב של כוח, משקל, ועמידות הופכת אותו לחסר בנשישות ביצועים גבוהים מסוימים.

פולימרים ופלסטיק: Versatility and Safety

פולימרים מתקדמים הם עמוד השדרה של ציוד מגן ורכיבים רבים שאינם מבנים. Polycarbonate (PC) משמש נרחב עבור קליפות ⁇ ו עדשות משקפיים בשל ההתנגדות ההשפעה שלה בהירות אופטית. Polypropylene (PP) מציעה עמידות עייפות מעולה ומשמשת בטבלאות הברך, שומרי שן, ו ⁇ (polyamide) הוא קשה ולבוש עמיד, מה שהופך אותו ללוחדיונים נמוכים, ציוד אולטרה-מסלולארי (מעיטות) הוא חזק מאוד, 000 גבוה, 000 גבוה, 000 גבוה, 000).

(בהגנת השפעה, חומרי קצף הם קריטיים.רחבים פוליסטרון (EPS) הוא תקן עבור אופניים ואופנועים קסדת קורס כי הוא מחץ באופן מבוקר כדי לספוג אנרגיה קינטית.קצף מתקדם יותר כמו FLT:0D3OFelove:1 (פולימר פולימרים תלוי קצב כי הוא נוקשה על השפעה) ו-FLT:2FLT XRDFLT 3 משמשים בגוף רגיל, אך הם מופעלים באופן טבעי, אך הם בעלי השפעה.

התרמופלסטים גם מאפשרים גמישות עיצוב באמצעות עובש הזריקה, עובש מפוצץ, ו 3D הדפסה. (FLT:0) Polyether ether ketone (PEEK) LT:1 הוא תרמופלסט בעל ביצועים גבוהים כי מתאים את הכוח של כמה מתכות בחלק של המשקל, המשמש השתלים בספורט רפואי ורכיבי מירוץ גבוהים.

המונחים: Tailoring Properties

מעבר לסיבים פחמן, יקום של חומרים מורכבים קיים עבור ציוד ספורט.FLT:0 (Fiberglassph 1) (E-glass או S-glass) הוא פחות יקר מפחמן ומציע כוח טוב והתנגדות השפעה; הוא משמש בגלנטנים, קיאקים צף, ו מקלות הוקי בגובה גבוה יותר מאשר סוללות בגובה של 2Kev (aramid)Fua 3, יש השפעה קשה על גבי מתכת גבוהה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 גבוה יותר מאשר עלייה במשקל גבוה יותר מאשר עלייה במשקל גבוה יותר מאשר עלייה במשקל גבוה יותר מאשר כוח מגנטית משקל גבוה יותר מאשר עלייה במשקל גבוה יותר מאשר כוח חזק יותר מאשר כוח מגנטית משקל גבוה יותר מאשר כוח מגנטית משקל גבוה יותר מאשר כוח מגן, 000 כוח מגן, 000 כוח חזק יותר מאשר כוח גדול יותר מאשר כוח מגנטית עלייה במשקל, 000 כוח מגנטית כוח גדול יותר מאשר כוח גדול יותר מאשר ציפוי כוח, 000.

תרכובות היברידיות משלבות סוגים רבים של סיבים כדי לנצל את התכונות הטובות ביותר של כל אחד. מסגרת אופניים עשויה להשתמש סיבים פחמן עבור קשיחות Kevlar עבור התנגדות השפעה באזורים בלחץ גבוה.סירות לעתים קרובות לשלב בד סיבים עבור כוח עם מעיל ג'ל להגנה UV וסיום חלקה.חומר המרחץ גם כן: נוקשות thermoset מספקת קשיחות גבוהה אבל הם רזים ולא יכול להיות rettle לאחר ריפוי בצורת, בעוד שרטוטמין יכול להיות מורכב יותר, כמו גם תכונות מתכתיות.

חומרים וחדשנות

גרפן-Enhanced Composites

Graphene, שכבה אחת של אטומי פחמן מסודרים בלחיצות hexagonal, הוא אחד החומרים החזקים ביותר ומוליכים ביותר הידוע.כאשר הוסיף תרכובות קיימות בכמויות זעירות (בדרך כלל פחות מ-1% על ידי משקל), גרפן יכול לשפר באופן משמעותי תכונות מכניות כגון חוזק רב, קשיחות, ושבר.זה גם משפר ותפקוד חשמלי תרמי, פתח אפשרויות לחיישנים חכמים ומוטבעים באלמנטים ספורטיביים.

יישומים נוכחיים מתעוררים במככי טניס (כאשר כמות קטנה של גרפן נוסף לפיר כדי להגביר את הנוקשות והכוח), צמיגי אופניים (כדי להפחית את ההתנגדות מתגלגלת ולשפר את ההתנגדות לטיהור), ובגדים חכמים (כאשר שכבות גרפן יכולות לפקח על קצב הלב או פעילות השרירים), כמו FLT:0HeadFLT:1 עדיין יש עלייה מסחרית של ייצור גרף-מחץ טניס, 000 גרף גבוה, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף גבוה, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף גבוה, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף גבוה, 000 גרף, 000 גרף גבוה, 000 גרף, 000 000 000 000 גרף, 000 000 000 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 000 גרף גרף גרף גרף

חומרים המבוססים על Bio- Eco- Friendly Materials

(התפיסות) הן עדיפות גוברת בציוד ספורט, מונע על ידי הביקוש הצרכני והלחץ הרגולטורי.המדיקים המסורתיים משתמשים לעתים קרובות בחזרים מבוססי נפט וסיבים שאינם ניתנים למחזור, ולכן חומרים המבוססים על הביולוגית שואפים להפחית את טביעת הרגל הסביבתית הזו ללא ביצועים מקריים (FLT:0FLT) חומרים מקבצי פלסטיק (למשל, להציע חלופה טבעית לסיבים, עם תכונות לחות טובות וקטנות (Fonic) אשר שימשו לעתים קרובות:

(FLT:0) מחזור סיבי פחמן FLT:1 הוא אזור מבטיח אחר, בעוד ייצור סיבים פחמן בתולה הוא אנרגיה-intensive, מחזור שיטות (pyrolysis או solvolysis) לשחזר סיבים כי לשמור 80-90% של הנוקשות המקורית שלהם, סיבים ממוחזרים אלה ניתן להשתמש בחלקים פחות תובעניים כגון מושבות, מטפלות, או ציוד מגן, הם גם לחקור את אותם תעשיות סטנדרטיות כי הם לפתח את זהה.

צורת זיכרון וחומרים חכמים

צורת ⁇ זיכרון (SMAs), כגון ניקל-טינום (Nitinol), יכול "לזכור" צורה מוגדרת מראש ולחזור אליו כאשר מחומם מעל טמפרטורת טרנספורמציה. נכס זה יש יישומים מסקרנים בספורט: מנעול סקי יכול להתאים את ההתאמה שלו לכף הרגל של הלובש כאשר נחשפים חום גוף, או ⁇ יכול להרחיב כדי לספק התאמה אישית ללא התאמה ידנית.

(בפועל, SMAs היה מוגבל עלות גבוהה, עיבוד מורכב ובעיות עייפות; עם זאת, ההתקדמות האחרונה ב- SMAs ותוספים מופחתת עלויות.FLT:0adidasssofLT:1 חקרה יישומים SMA ב-SMA תוך שימוש ב-SMAColololololcues כי שינוי נוקשות עם טמפרטורה, ו-FLT:2PumaFLT 3 פותחה נעלי נהיגה עצמית באמצעות חוטים, לעומת זאת, 000 מיקרואקטיביים, למעט חומרים חשמליים, 000.

ננו-חומרים ו-Kings

ננוטכנולוגיה משפרת את תכונות פני השטח ואת הביצועים החומריים העיקריים בדרכים עדינות אך משמעותיות. Nanocoatingsph 1:1 יכול לספק superhydrophobicity (שקפת מים), אולופות (שמן מפלפלינג), הגנה אנטי מיקרוביאלית, והתנגדות UV.

(ב) [ה]:0] קרבון ננו-נופי (CNTs) אנדרל 1 [ה] הם ננו-חומר נוסף שמזגנו לפולימרים כדי לשפר את העוצמה וההתנהגות החשמלית מבלי להגדיל את משקלם. CNT-reinforced אופניים קיימים בשוק, אם כי בעיקר במודלים מתקדמים בשל עלויות של ביטוח בריאות:2N-siof-siof-3LTs, הם בשימוש ב-FLTpatory של מוצרי גומי ו-GPSIFLT5, אך ורק כדי לשפר את רמת ה-C.

שיקולים של בחירת חומרים ליצרנים

ביצועים לעומת עלויות לעומת קיימות

כל בחירה חומרית כוללת סחר- offs. Carbon סיבים מציעה קשיחות ובהירות שאין דומה אבל בעלות גבוהה לקילוגרם ועם מוגבלות מוגבלת טיטניום משלבת כוח והתנגדות קורוזיה אבל יקר למיצוי: פולימרים הם זולים ורב-תכליתיים אבל ייתכן שאין נוקשות עבור רכיבים בעלי עומס.

תקני רגולציה ובטיחות

ציוד ספורט חייב לציית לסטנדרטים בטיחותיים כגון FLT:0ASTMSTMIRLT 1 עבור ⁇ , FLT:2 ISO 421003FLT 3 עבור אופניים, ו-FLT:4EN 1078FLT:5 עבור ⁇ אופניים, תקנות אלה לרשום רמות אנרגיה מורכבות, כוח שמירה, ושדה ראייה, בין חומרים אחרים המשמשים הגנה חייב לעבור השפעה קפדנית על ידי בדיקות עמידות, אך ורקמות חומרים חדשים, יש צורך להבטיח חומרים חדשים של טיפול.

תהליכי ייצור

(הבחירה של חומר קשורה באופן אינטימי לשיטת הייצור.סיבים פחמן דורש תרד, התכת אבק וריפוי - או בלחיצת רכב (לחץ גבוה, עתיר) או מחוץ לתנוחת מזון: תהליכים אלה הם מהירויות אינטנסיביות ואטות (DPA) ולהגדיל את הדחיסות הגיאו-דלקתיות (DLCFlowing) ניתן להגדיל את רמות ההדפסה הגמישות והמהירות יותר (DLCD2D) באופן מהיר יותר, כלומר:

מגמות עתידיות בחומרי ספורט

biocomposites ו סיבים טבעיים

(השינוי במשאבים מתחדשים יזרז את האמפ, ג'ט וסיבים במבוק מוערכים כחיזוקים במפרקים, בעוד שתכונות מכניות שלהם נמוכות מפחמן או מזכוכית, הם מציעים רטט מעולה לחות וטביעה פחמן נמוכה יותר.FLT:0BcompuaFLT:1 ו-FLT:2Bamboo-MateusFLT:3 יש flaxs ופותחסין עבור חומרים מטבוליים ו-xcupboards (מדומים) מטבוליים, כמו גם חומרים biophellies המבוססים על ידי חומרים biomp.

חומרים self-healing

תארו לעצמכם שמטח טניס שמתקן את הסדקים של העורקים שלו לאחר השפעה, או מסגרת אופניים שחותמת טיהור בזמן אמת, חומרי הפחתת העצמי משלבים מיקרו-קפסולות המכילות סוכני ריפוי שמפוזרים כאשר הנזק מתרחש, מילוי סדקים ושיקום של מוצרים אחרים, שימוש חוזר באיגרות כימיות או בצורת פולימרים כדי לסגור פערים בזמן שעדיין מוקדם, כלומר, הוא יכול להאריך את החומרים העלולים למזעריים של 1Fed כדי להפחית את החיים המוגבלים, אך ורק כדי להפחית את העלולים להיות ממושכים.

אפשרויות ייצור

הדפסה תלת מימדית מאפשרת אופטימיזציה טופולוגית כי הוא בלתי אפשרי עם הייצור המסורתי. .0 ;0 [CarbonbonBuildFLT:1] (החברה) ו-FLT:2 של Multi Jet FusionFLT 3) משמש לייצור קו ⁇ מותאם אישית, באמצע סולמות, ואפילו מלא מחסני אופניים מחוספסים.

מסקנה

מדע חומרי הוא שותף שקט בכל הישג אתלטי.מממונוק של מכונית פורמולה 1 לצמיגים המוארים של אופניים סיור דה פראנס, החומר הנכון מספק את הקצה התחרותי שמפריד בין רשומות מכמעט-misss. כפי שאנו מצפים, ההתכנסות של ננוטכנולוגיה, חומרים המבוססים על ביוטכנולוגיה, ותוספים ייצור ייצור ציוד זה הוא קל יותר, בטוח יותר, בר קיימא יותר מאשר אי פעם, חומרים מתקדמים, אשר יהיו מסוגלים להיות אופטימיזציה של חומרים חדשים, בעודם של חומרים חדשים, אשר יהיו מסוגלים להיות מסוגלות, כלומר, כלומר, כמו גם חומרים מתקדמים יותר, כמו גם חומרים מתקדמים יותר, כלומר, אשר יהיו מסוגלים להפוך את המהנדסים, כלומר, כמו גם חומרים חדשים, כמו גם חומרים חדשים, אשר יהיו מסוגלים להפוך את המהנדסים, כלומר, כלומר, אשר יהיו מסוגלים להפוך את המהנדסים, כלומר, כלומר, חומרים מתקדמים יותר מאשר ספורטאים פוטנציאליים של חומרים מתקדמים יותר, כדי להפוך את היצרנים, כלומר, חומרים מתקדמים יותר, כלומר, כלומר, כלומר, אם כן, חומרים מתקדמים יותר, כלומר, חומרים מתקדמים יותר, חומרים מתקדמים יותר, אם הם לא יהיה מסוגלות, אם הם יכולים להיות מסוגלות, אם הם יכולים להיות מסוגלות, כדי להפוך את היצרנים, כדי להפוך את היצרנים, אם הם