新材料高科技泳衣性能分析及其对竞技游泳运动的影响与展望

新材料高科技泳衣性能分析及其对竞技游泳运动的影响与展望游泳项目可分为竞技游泳和实用游泳2种类型。其中，竞技游泳是奥林匹克运动会中的第2大运动，同时也是奥林匹克运动会中除田径以外金牌分布最为广泛的运动项目。对于当前全球范围内的诸多体育大国、强国而言，其游泳竞技水平的高低对于其在国际体坛中的地位有着极其重要的影响。因而，对于包括我国在内的所有奥运参赛国而言，提升本国游泳选手竞技成绩、全面发展游泳事业，使本国游泳竞技能力具备全球竞争力，已经成为各国体育事业发展的共识。随着现代科技的迅速进步，材料科技与现代体育融合程度的提升，利用高科技、新材料加工而成的新型泳衣正被越来越多的运用到游泳训练、竞技当中。通过高科技与泳衣的结合，许多游泳竞技选手的比赛成绩在短期内得到了显著提升。随之而来的，是社会各界对高科技新材料泳衣的质疑，相当一部分人认为高科技新材料泳衣对于游泳竞技成绩的提升是“不公平”“不合规”的，认为以“鲨鱼皮”泳衣为代表的高科技泳衣违背了奥林匹克精神。因此，2010年国际泳联根据“以人为本”的精神，正式宣布在今后的竞技比赛中全面禁止使用高科技泳衣。然而，关于高科技泳衣对竞技游泳运动比赛成绩的提升到底有多大，以及今后是否会有体育装备制造企业重新利用新材料进行泳衣加工等仍然是游泳竞技及游泳装备加工制造领域的热门研究话题。1概述高科技新材料泳衣兴起随着奥运会的影响力越来越大，体育比赛场上的战斗也越来越激烈，而现在随着科技的发展，体育赛场上的科技之战也越来越严重，而且游泳运动员的成绩计量是以0.01s为单位的;这就说明冠军和亚军的差距可能就是0.01s。根据相关研究成果发现，水的阻力比空气大很多，大约是其阻力的800倍，在划水时游泳运动员的能量消耗基本都来自于皮肤摩擦和型阻等。所以，为了降低运动员的能量消耗，选用可以最大限度减少阻力的材料做泳衣，是泳衣科技竞技的关键。在供不应求的市场下，世界各大泳衣制造商看中了其市场，纷纷致力于研究降低运动员在水中前进阻力的泳衣。在1988年汉城奥运会上，美国一家公司推出了大力士泳衣，其游泳队也率先使用了将高科技融入到泳衣中的泳衣。美国游泳队因此打破了男子50m自由泳的世界纪录，获得了优异的成绩。这款泳衣不仅质量轻，而且平滑度和伸缩性较之前也有很大的改善，该泳衣被认为是高科技泳衣的鼻祖。高科技新材料泳衣的衰落高科技泳衣从其诞生的时候就有人质疑它，质疑其违反了国际泳联的相关规定。不过，国际泳联对其持观望态度，因此也导致了高科技泳衣在2009年进一步疯狂。在罗马世锦赛上，是迄今为止打破最多世界纪录的一次世界性游泳大赛，在为期8d的比赛中，43次刷新了31项世界纪录，这些破纪录游泳运动员超过83%都是身着高科技泳衣参赛的。不过，阿瑞娜和Jaked等公司生产的泳衣号称更快，已经盖过了速比涛公司的鲨鱼皮泳衣风头，这种新型泳衣能够提高人体30%的浮力，其采用聚亚安酯材料，降低了运动员在水中前行的阻力，同时塑身效果非常好，穿这两款泳衣的运动员成绩都比较优秀。其中表现突出的是;在男子200m自由泳决赛中，之前普普通通的德国游泳运动员PaulBiedermann战胜了MichaelPhelps并打破世界纪录，使全世界人们都感到惊讶。MichaelPhelps教练Bauman愤怒的表态：乂132巳下八巳2将不会再参加任何国际性大赛，除非国际泳联禁用高科技泳衣。PaulBiedermann在比赛结束后也承认了自己成绩的提高要归功于高科技泳衣，如果是通谩训练来提高成绩的话大概还需要许多年。最终致使国际泳联通过专家会议，最终决定对新材料泳衣的形态、尺寸等进行规则性约束。2高科技新材料泳衣性能分析及其对竞技的影响仿鲨鱼皮泳衣仿鲨鱼皮泳衣工作原理水的阻力比空气大很多，大约是其阻力的800倍，所以想要减少水中的阻力是非常困难的。根据实验数据得知，在100m自由泳中，假如水对人的阻力降低10%的话，体型和推力相同的运动员，可以在时间和距离上领先于对手。因此，为了取得更好的成绩，低阻力泳衣的研发成为世界各国运动器材制造商的主要研究方向。鲨鱼皮上的粗糙的V形皱褶（见图1）能够巧妙产生水的涡流被生物学家发现，鲨鱼皮上的粗糙的V形皱褶大大减少水流的摩擦阻力，使其在水中得到很高的游速，而且身体周围的水流更高效地流过。因此快速皮肤织物的超弹力纤维的表面（见图2）便出现了，它是完全仿造鲨鱼皮的表面去做的。而且，这种泳衣的接缝模仿肌腱，同时还融合了动力原理，布料模仿肌肉、富有弹性，为运动员向后划水提供动力。仿鲨鱼皮泳衣性能分析自1999年问世以来，鲨鱼皮泳衣的发展经历了4个时期的发展和进化。在4个不同的时期内，鲨鱼皮泳衣对游泳运动员竞技成绩的提升如表1所示。氨纶裸丝复合面料泳衣氨纶裸丝复合面料泳衣工作原理氨纶裸丝复合面料主要由氨纶裸丝和其他疏水性纤维交织构成。氨纶裸丝复合面料作为服饰加工材料具有手感柔和、恢复性强、弹力强等优点，利用该材料加工而成的服饰能够在为人提供舒适穿着感受的同时，提供更加美观的外形。氨纶裸丝复合面料是最为理想的弹性泳装面料加工材料之一。其纤维伸长率普遍可达500%-700%，受到外力作用情况下，能够在较大的范围内恢复材料自身形状。因此，氨纶裸丝复合材料能够通过优秀的弹性收缩性，使泳衣整体贴合性更强，从而有效缓解游泳运动员长期运动时产生的机体颤动，帮助运动员节省体力。氨纶裸丝复合面料泳衣性能分析本文通过对8组不同氨纶试样的氨纶含量、拉伸弹性回复率和水中浮力进行测试，所得结果见表2所示。由表2中数据可知，采用不同材料、不同氨纶含量加工而成的泳衣面料在拉伸弹性回复率及水中浮力性能方面差距较大。其中采用涤纶/氨纶加工，氨纶含量19.36%条件下能够获得最佳的泳衣性能。3“后高科技泳衣时代”竞技泳衣的发展趋势与研发方向高科技泳衣时代”竞技泳衣的发展趋势随着奥运会的发展，世界各国也都越来越重视体育竞技了，并想要获得更优异的成绩，游泳运动员也不例外，这就有效的推动了泳衣和科学技术的结合发展。但是，人们好像看错了方向，忽略了体育竞技比赛的本质，一味的将焦点放在了泳衣可以帮助提高成绩上。由于高新材料泳衣在罗马世锦赛中展现出的对竞技成绩的疯狂提升，导致社会舆论普遍对新材料泳衣产生了质疑。国际泳联通过专家会议，最终决定对新材料泳衣的形态、尺寸等进行规则性约束。虽然许多人都呼吁游泳运动应该回归到体育竞技运动的本质，应该摒弃高科技泳衣。但是，各个厂家和公司还有组织者和运动员自身都追求名誉和金钱;而且，现在科技水平不断提高，可能很快就会有“纺织物”新品产生，体育赛场上很快就会出现新一轮的军备竞赛。Speedo公司在2009年11月底就宣布他们已研发出了新一代并已经通过国际泳联审核泳衣;随后Jaked和阿瑞娜公司（Speedo的竞争对手）也表示他们已经做好方案来应对国际泳联禁令。2012年，法国著名泳衣品牌阿瑞娜公司推出“*****CE英菲尼迪”泳衣品牌，它是通过循环理念来设计的，让运动员循环利用白己的力量。之后，2013年阿瑞娜公司为专业游泳运动员打造了高设计感和轻量感并存的泳衣男款Arnc3032和女款Am2000wn，该泳衣具有稳定肌肉，可以帮助运动员在比赛里占据优势。因此，泳衣制造厂商是不会在乎国际泳联的规则，不会轻易放弃眼前这巨大利益和广阔市场，竞技泳坛的争斗已经慢慢转化为各个泳衣生产厂家之间斗争。科学技术为泳衣的发展提供了坚实的后盾，高科技泳衣给运动员带来高成绩的同时也影响了竞技体育的基本原则（公平、公正）。虽然某些高科技泳衣已经被禁止，但是对其的研究还在继续。在伦敦奥运会上亮相了一系列并不比高科技泳衣逊色的新型泳衣。高科技泳衣时代”泳衣的研发方向D环绕压缩织物系统3D技术的泳衣能最大限度的减小水的阻力，帮助运动员提高划水率。如在2012年伦敦奥运会上，孙杨就是穿着采用了该技术的*****N3夺取了男子400m自由泳冠军。该技术能够有效的减少阻力，增强氧气平衡，提高游泳运动员的游速并增强其耐力。之前，泳衣、泳帽和泳镜的设计是不同的，一般都是分开独立的。而后高科技泳衣时代的泳衣设计要求研发人员将泳衣、泳帽和泳镜三者的设计结合起来，因为其收到了许多规则和规定的限制。体稳定网格在2012年伦敦奥运会上就出现了身着浮凸线条泳衣的游泳选手，这类泳衣能明显增强运动员的身体稳定性，改善划水姿势;而且这些线条很小不易察觉，还可以提升游泳选手入水和转身的动作能量。声缝合技术随着科技的发展，越来越多的泳衣开始模仿人类皮肤和肌腱组织，采用无缝设计理念，因为人类皮肤极富弹性，更有利于游泳运动员划水，能够为其提供额外的动力。同时，这类泳衣能够面世也要归功于超声缝合技术的出现及应用，其工作原理见图3所示。4结语综上所述，文章基于高科技、新材料泳衣的兴起和衰落过程，对高科技、新材料泳衣中的代表产物——鲨鱼皮泳衣、氨纶裸丝复合面料泳衣的工作原理和性能进行了分析，探讨了高科技新材料泳衣对