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冰雪运动中的碳纤维复合材料

来源:荣格-《国际复材技术商情》 发布时间:2021-11-12 1493
化工塑料橡胶塑料加工设备模具及零件材料处理、计量与检测原料及混合物添加剂及母粒其他增强塑料 市场趋势
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现代冰雪运动多为崇尚速度的项目,对速度和平衡提出了更高的要求,这就要求装备必须要做到精益求精,而碳纤维就因为其独特的材料特性,成了优先考虑的对象。

碳纤维复合材料在通往民用领域的道路上奋力向前,根据估算,我国每年在体育休闲器材上的碳纤维用料约为5000吨,而且这个数字还是不断的上涨。碳纤维具有出色的强度,但它却轻巧耐用。这些独特的品质使材料在体育界融为一体,已经使用在网球拍、羽毛球、自行车、赛艇、帆船、登山、滑翔机、垒球和棒球等多个体育项目里。


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而冰雪运动的“更快、更高、更强”当然也离不开碳纤维材料。现代冰雪运动多为崇尚速度的项目,对速度和平衡提出了更高的要求,这就要求装备必须要做到精益求精,而碳纤维就因为其独特的材料特性,成了优先考虑的对象。随着应用的普及,碳纤维运动装备的价格也在缓步下降。

碳纤维滑雪板

最开始的时候。滑雪板的样式和材料都很单一,随着时间的发展,金属、塑料、木材、高分材料、复合材料都能用来制造滑雪板。对于滑雪运动员来说,滑雪板至关重要,要想取得好成绩就要求滑雪板要足够轻同时还要有足够的韧性,在这一点上频频出现在航空航天领域的碳纤维材料似乎是无人能及的。


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碳纤维材料的运用可以使雪板重量更轻、质量也更为集中。碳纤维滑雪板的设计并不复杂,外观简洁又不失优雅。黑色的编织纹路在白色的雪地上格外引人注目,而且黑色是永远也不会过时的颜色之一,不管搭配什么样的颜色都很合适。它抗冲击、防水,能配合使用者在雪地中做各种高难度动作。


用碳纤维增强复合材料制造的滑雪板,其特点是刚性大,耐摩擦,在转弯、斜坡和越野赛中脚底用力较小。碳纤维滑雪板在歪斜不均匀的雪坡表面上有极佳的抓地力。受到撞击也能吸收大部分力保护使用者的安全。用CFRF制造的滑雪杖在运动界也享有盛名。


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碳纤维对于滑雪板性能的影响是革命性的,就连奥迪也参与开发滑雪板了!奥迪品牌对冰雪事业的支持并非一朝一夕,自2002年起,奥迪就积极赞助国内外顶级滑雪赛事。奥迪发挥自身优势联合资深滑雪专家开发了一款硬度和抗扭刚度更高的碳纤维滑雪板。


这款新型滑雪板采用了极简的结构设计,而且将重点放在制造材料上,将碳纤维应用其中。高强度的碳纤维紧紧包围在钛、铝以及木头合成的滑雪主板上,增强了硬度和坚韧度,也最大较少了扭曲。因为使用了碳纤维材料,所以它虽然长170厘米,重1550克,但是却比同类型的滑雪板要轻200克,让它变得更加灵活和轻便。

我国自主研发的碳纤维雪车

日前,国家体育总局、吉林省人民政府、中国一汽战略合作签约仪式暨雪车装备交付仪式在北京首都体育馆举行。这款雪车由国家体育总局冬运中心牵头,由中国一汽、航天科技联手研发,它的交付,实现了国产雪车“零”的突破,宣告我国雪车装备长期以来由国外品牌垄断的历史从此结束。


国产雪车凝结了中国一汽和航天科技的顶尖智慧,研发过程攻克了碳纤维壳体、底盘、制动、转向等系统和整车设计与制造关键技术,突破了焊接耐久性分析、紧固件选型、结构强度优化、碳纤维优化、CAE分析工况设定等五项难题。


雪车也称“有舵雪橇”或“长雪橇”,为雪橇运动项目之一,是一种集体乘坐雪车,利用舵和方向盘控制雪橇在人工冰道上滑行的运动项目。而在雪车比赛时,平均时速在100公里左右,最高时速可达160公里,正因为这风驰电掣的速度,雪车一直被认为是最刺激的冬季项目之一,故有“雪上F1”之称。


科研人员突破了低风阻高可靠的外形结构一体化设计、高抗冲碳/玻混杂复合材料、复杂翼身融合结构一体化高质量成型等一系列的关键技术,最终完成了首辆国产双人雪车原理样机的设计、专用材料体系研制、产品研发与制造。


雪车重约180千克,由碳纤维复合材料+合金材料联合打造,采用热熔预浸料/热压罐成型方式生产,实现了国产雪车装备从“无”到“有”的突破,填补了国内空白。


中国雪车运动起步较晚、研发基础薄弱,雪车装备制造因技术含量高、制造工艺复杂,此前一直为国外所垄断。这款国产雪车的问世,真正让雪车这一高科技运动装备的整条“生命线”都牢牢把握在了中国手里。


宝马制造的奥运雪橇

很多车企都制造过奥林匹克专用的雪橇,但宝马却是最为突出的那一家,热衷为国家冬奥会造雪橇、以及雪橇赛车服、头盔以及其他相关设备。


比如北美宝马在 2014 年俄罗斯索契冬奥会上为美国队设计了全部碳纤维雪橇,这让美国人在俄罗斯冬奥会上摘得一枚银牌。


索契冬奥会上美国滑雪队员参赛的雪橇由德国宝马汽车工程师Michael Scully带队为其精细打造。Michael Scully表示,采用宝马汽车专用碳纤维复合材料制造而成的新型雪橇不但成功实现了轻量化,而且还具有超强的耐冲击特性。“碳纤维是近年来我们一直强调的,其用途十分广泛。它不仅是理想的车用塑料,更是应用前景可期的复合材料。”


2018 年宝马还官方宣布,已经着手开发新型雪橇,为德国参加 2022 年北京冬奥会助力。


来源:荣格-《国际复材技术商情》


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