体育器材生产中碳材料的应用方法获奖科研报告

体育器材生产中碳材料的应用方法获奖科研报告【摘

要】碳材料有着优异的性能，当前已经广泛地运用在了多个领域的生产制造中。在碳纤维与复合材料研发技术水平不断提升的背景下，碳材料的应用成本得到了进一步的降低，逐渐促进了在相关领域中的应用水平。本文立足于碳材料在体育器材生产中的应用优势，阐述了体育器材生产中碳材料的应用方法，仅供参考。

【关键词】体育器材;生产;碳材料

在不同生产工艺的作用下，碳材料能够发挥出不同的性能与优势，当前竞技体育与大众体育得到了人们关注与欢迎，进一步地提高了体育器材的生产要求水平。在体育器材的生产中使用碳纤维及其复合材料，不仅能够提升体育器材的使用寿命，同时也能够带动人们的日常运动水平，丰富人们的日常生活，助力于社会精神文明的建设。

一、碳材料在体育器材中的应用优势

（一）横向应用范围广

通过相应手段处理碳纤维及其复合材料，将其中的电子轨道转换为产品需要的组合形式，使其能够具备相应的物理与化学性能。碳材料丰富的性能组合，不仅能够满足实际生产中的各项需求，同时能够进一步提升产品的性能。基于碳材料的这一特征，当前在航空、航天与电子等高端产业中已经实现的碳材料的广泛应用，并覆盖到了汽车、机械、化工与体育器材等民用领域，这反映出了碳材料的应用价值以及应用范围。

（二）纵向应用周期长

当前碳材料的应用，主要包含了金刚石、碳纤维、线性碳、玻璃碳、金刚石薄膜、石墨层间化合物等，这些不同类型的碳材料应用范围不同，性能之间的差异性也较大。针对金刚石来说，金刚石有着高硬度、高热传导率、低膨胀系数的特征，能够大量的应用在高精度生产与电子的行业中[1]。与金属材料相比，碳纤维材料的强度高、模量高、密度低、线性膨胀系数低，因此能够应用于体育器材生产等民用领域，针对这种材料来说，无论应用在哪一领域中，都能够发挥出巨大的应用价值并充分地发挥出自身所带有的特性，提升产品的质量与性能，使产品能够进一步地发挥出自身所带有的特性，延长产品的使用周期。针对竞技体育器材来说，运动员对体育器材的要求较高，并且对体育器材的消耗量也较大，在体育器材生产中使用碳材料，能够极大地提升体育器材的性能，满足运动员的使用需求，进而提升运动员的竞技水平以及成绩，同时也能够延长运动员的运动年限。

（三）应用前景广阔

当前科研领域对于碳材料的研究应用已经相当广泛，并且还在不断地丰富与发展。针对当前学术业的报告，碳材料的发展已经进入到了第4代，但是应用范围还局限在高端产品生产与实验室中。伴随着科研水平与产品研发技术的提升，相信碳材料的适用范围与性能将会得到进一步的扩展，并实现在市场中的大范围应用，为人们的生活带来便捷。

二、碳材料在体育器材市场中的应用

（一）碳纤维复合材料

在一定程度上来说，碳纤维复合材料并不是单一种类的碳材料，这种材料是将碳纤维、树脂与金属材料使用相关工艺进行处理之后所产生的一种新型材料，在工艺处理过程中，能够根据具体的使用需求进行一次成型设计。碳纤维复合材料有着多方面的使用优势，首先在同等质量的前提下，强度高于钢铁强度的5倍;碳材料具有较高的耐热性与耐磨性，同时能够承受的力学强度也非常大。基于碳纤维复合材料的这些优异性能，使其已经成为了竞技体育器械或大型体育器械中不可替代的构成成分[2][3]。在具体应用中，碳材料可以应用在高尔夫球杆、各类球类球拍、船桨、专业运动自行车或是赛艇与帆船的船身结构中。在设计体育器材中应用碳纤维材料，能够根据运动员的个人习惯与运动形式的不同进行个性化设计，突破了传统材料的限制，极大地提升了体育器材设计的自由度，并最大程度地发挥出运动员的个人能力。

（二）石墨烯及其复合材料

石墨烯属于第4代碳材料，目前已经应用较为成熟的复合材料类型包括石墨烯橡胶与石墨烯纤维。石墨烯橡胶材料的特性较为复杂，有着高导电率、高机械性能、高热稳定性、高摩擦性与低疲劳生热性等。石墨烯由于合成技术的多样性，因此应用的范围也较广，不同类型的产品通常拥有以上特性的2～3种，以此满足不同体育器材的使用需求。石墨烯纤维材料的主要优势在于断裂强度、拉伸强度与抗压强度等。根据石墨烯及其复合材料的特性，当前主要应用于篮球鞋、球拍、自行车轮胎与户外运动服装等方面[4]。但石墨烯基复合材料的应用受到生产成本与成形技术的限制，当前在竞技体育器材的生产中还有着一定程度的局限性，大众体育器材生产中石墨烯及其复合材料的应用还处于空白阶段，因此在未来石墨烯及复合材料在体育器材的生产应用中有着广泛的发展空间。

（三）纳米碳材料

纳米碳材料是纳米技术与碳材料的有机结合，是指分散相尺度至少有一位小于100纳米的碳材料。现阶段科研与生产领域将纳米碳材料分为碳纳米管、碳纳米纤维与碳纳米球三种类型，在实际生产中应用最为广泛的应属碳纳米管类型。当前在棒球、网球、自行车、曲棍球与水上运动用到了纳米碳材料[5]。通过应用纳米碳材料能够降低体育器械自身的重量，提升整体强度，为运动员带来更大的舒适感，以保证运动员能够发挥出自身的实力。

结束语

碳材料自身的发展应用前景非常广阔，伴随着我国科学技术的迅猛发展，在有关部门与市场因素的推动指引下，现阶段我国已经出现了具