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纖維增強復合材料在體育器材上的應用及特點

發布日期：2014-02-21 瀏覽次數：109

   隨著經濟的發展，人們的生活水平不斷提高，越來越多的現代人走進各類運動場所放松身心，而現代競技體育的發展在要求體育專家講求科學訓練的同時，還要重視對體育器材的改進與研制。由于纖維增強復合材料具有重量輕、強度高、可設計自由度大、易加工成型等特點，在體育器材方面獲得了廣泛的應用。
    2 纖維增強復合材料應用到體育器材中的優勢
眾所周知，在纖維增強復合材料未問世之前，用作體育器材的材料主要是木材、鋼材、不銹鋼、鋁合金等。與這些材料相比，纖維增強復合材料在以下方面具有明顯優勢：
    2．1 質輕
多數體育器材是靠人力來使其運動，因此要求器材越輕越好，如網球拍、高爾夫球桿、自行車、滑雪板等。纖維增強復合材料在此方面具有不可比擬的優勢。例如由碳纖維增強材料制成的高爾夫球桿，采用碳纖維布卷帶成型法，其力學性能較金屬桿提高了許多，而重量卻比金屬桿輕3O%～5O%。
     2．2 力學性能好
體育器材要有良好的可用性能必須具有優良的力學性能。纖維增強復合材料具有突出的比強度、比模量和比彈性模量，更適合于用作體育器材。復合材料具有良好的阻尼減震性能也是其適合作為體育器材原料的原因之一。
     2．3 可設計性強
復合材料成型技術的發展使得其設計自由度較傳統材料大大增強，各種產品總能找到相應的成型方法，因而，可根據選手本身的不同情況分別加以設計，而且維修方便，費用較低。
     2．4 其他方面
在體育器材的開發過程中，環保及性價比也是必須考慮的問題。復合材料在使用過程中不會散發有害氣體，而熱塑性復合材料一般可以回收使用，同時，生產復合材料的原材料價格一般比較低，加工成本低廉，利于產品的普及和推廣。
    3 增強用纖維材料及織物結構
增強用纖維材料主要包括普通玻璃纖維、碳纖維、合成纖維等。這些纖維材料可以加工成紗、布、帶、氈、短切原絲等形態使用。
    3．1 無機纖維
    3．1．1 玻璃纖維
玻璃纖維具有吸濕性小、尺寸穩定、耐熱性、耐老化性、耐化學性和阻燃性好、彈性模量大、拉伸強度大、伸長率低等優點。玻璃纖維增強復合材料是一種開發較早、應用較廣的復合材料，其拉伸、彎曲、沖擊強度及剛度都較大。
    3．1．2 碳纖維
碳纖維具有較高的強度與模量，但與樹脂的潤濕性、粘附性較差，在制備復合材料前，需對纖維進行表面活化處理。碳纖維增強復合材料是一種強度、剛度、耐熱性均較好的復合材料。
    3．1．3 硼纖維
硼纖維是一種高強高模纖維，可用來增強樹脂和金屬。硼纖維增強環氧樹脂復合材料是高強高模纖維增強塑料中性能最好的一種復合材料。
    3．1．4 碳化硅纖維
碳化硅纖維拉伸強度大，模量高，耐熱性好，可耐1250℃的高溫，相容性好。碳化硅纖維樹脂基復合材料的抗壓、抗沖擊強度及耐磨性優于碳纖維增強樹脂。

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