輕量、高強:碳纖維體育器材的新趨勢
導語:碳纖維是一種無機高分子纖維材料,具有輕質、高強度、疲勞強度大、破損安全性能好等特點。這使得碳纖維復合材料在體育器材制造中具有得天獨厚的優勢。下面我們將介紹碳纖維在體育器材中的應用及其主要成型技術。
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1. 碳纖維復合材料在體育器材中的優勢
1.1 質量輕
碳纖維復合材料的密度遠低于金屬材料,如鋼鐵和鋁,因此制成的體育器材更加輕便,適合運動員使用。
1.2 高比強度和高比模量
碳纖維復合材料的比強度和比模量分別是傳統材料的數倍,可制造出輕而強的體育器材,提升運動員的表現。
1.3 疲勞強度大
經過百萬次循環應力疲勞試驗后,碳纖維復合材料仍保持較高的強度,使得體育器材的使用壽命更長。
1.4 破損安全性能好
碳纖維復合材料破損后不會引起災難性的急劇破壞,具有較好的安全性能。
1.5 阻尼性能好
具有良好的阻尼性能,有助于體育器材在振動過程中轉換能量,提升性能。
1.6 設計自由度大
通過改變纖維的鋪疊方向和方式,可以實現局部增強或增強某一方向的受力狀況,滿足不同運動員的需求。
2. 碳纖維的產品形式及用于體育器材的主要成型技術
2.1 纏繞成型技術
通過纏繞機將預浸料坯均勻、有規律地纏繞在一個轉動的芯模上,最后固化、除去芯模獲得制品。
2.2 模壓成型技術
在封閉的模腔內借助加熱和壓力固化成型復合材料制品的方法,適用于制造大批量以及精度和重復性要求高的制品。
2.3 RTM成型技術
將纖維或預成坯鋪放到密閉模腔內,用壓力將樹脂液注入模腔,浸透纖維或預成型坯,然后固化,脫模成型制品。
2.4 拉擠成型技術
用于連續生產纖維復合材料型材,制品具有高強、輕質、易裝飾、表面質量好等特點。
3. 碳纖維復合材料在體育器材上的應用實例
3.1 撐竿
采用最新的碳纖維撐竿可以保證撐竿既柔韌結實又不會斷裂或扭結,幫助運動員騰空躍起,飛越橫桿。
3.2 高爾夫球桿
碳纖維高爾夫球桿可減輕重量約10%~40%,提高揮桿速度,使球獲得較大的初速度。
3.3 網球拍
大多采用碳纖維復合材料制成,具有高強度和優異的舒適性能。
3.4 弓箭
采用碳纖維復合材料制作的弓臂可承受50 kg/Hun2的彎曲應力,提高箭的初速度和射程。
3.5 自行車
車體重量進一步下降,騎乘舒適性更好,外觀更具美感。


結語
碳纖維復合材料在體育器材制造中發揮著越來越重要的作用,不僅提升了運動員的表現,同時也推動著體育科技的不斷進步。