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高性能复合材料助阵巴西世界杯
2014年24期 发行日期:2014-06-27
作者:zhoukan2012

高性能复合材料助阵巴西世界杯

——本刊记者  赵晶

  2014年6月12日~7月13日,四年一次的足球世界杯在巴西举行,再度引爆全球。32支足球强队在这场世界级赛事中一较高下,追求巅峰表现。在欣赏世界杯精彩比赛的同时,我们也看到了化学对世界杯所做的贡献,从足球、球鞋制造到体育场馆建设,高性能复合材料已应用于巴西足球世界杯的方方面面。

 

高科技材料打造“Brazuca”
  “Brazuca”——2014年世界杯全新官方比赛用球——是化工业发展中又一项高科技产物,由德国体育用品制造商阿迪达斯(Adidas)采用拜耳(Bayer)材料科技研发的特种材料制成。“Brazuca”足球的外表面由五层聚氨酯材料制成,这些聚氨酯层弹性较高,使足球在踢过之后能够很快恢复原状,以确保实现最佳轨迹,球体表面也因此而持久耐用。
  传统足球表面由12~16甚至32块拼接皮面拼接而成,而“Brazuca”则仅由绝对相同形状的6块拼接皮面组成。完美的对称不仅实现了杰出的几何效果,还拥有坚固耐用、性能稳定、耐水性高等巨大优势。各个拼接皮面使用享有专利的热粘合技术粘合而成,并使用了基于拜耳Dispercoll?誖U原材料的特殊热固化粘合剂。
  足球的重量问题也非常关键。足球锦标赛官方组织者批准的球体重量必须在420~445克之间。天然皮革产品不再能够满足这些要求,而合成材料的推出改变了这一切。使用合成材料打孔制成的拼接皮面重量完全相同,几乎可以精确到克。
运用最先进的合成技术设计和制作的足球保证了其在赛场上的良好表现,600多位职业球员在对“Brazuca”足球进行试用测试后表示:控球效果和触感都得到了改进。
功能性运动服引入世界杯
  2010年南非世界杯上,耐克公司(Nike)引入了高科技运动服。本届比赛中,阿迪达斯(Adidas)、彪马(Puma)与耐克一起为32支参赛队中的26支球队提供了该种装备。这种高性能运动服利用从回收的塑料瓶中提取的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)所制成超细纤维布料加工而成,是一种更轻、更透气的服装。与原生聚酯相比,这种材料的生产过程更节省原材料,并可降低约30%的能耗。平均每套运动服仅消耗13个可回收塑料瓶:短裤的布料由100%的可回收聚酯制成,上衣的布料则由约96%的可回收聚酯制成。
  此外,阿迪达斯推出了TechfitTM PowerwebTM紧身衣,这种运动服能够紧贴皮肤,使球员几乎感觉不到它们的存在。TechfitTM PowerwebTM紧身衣的秘诀在于结合入运动服之中的松紧带,采用具有一种特殊涂层的拜耳Impranil?誖原材料,能够改善球员的姿势,并防止他们过早疲劳,同时紧身效果还有助于避免不必要的肌肉颤动而造成的不利影响。
高科技鞋履激发球员表现
  对于足球运动员而言,足球鞋是仅次于足球的重要工具。为了避免受伤并将良好表现保持到终点,运动员需要缓震又具备良好抓地力、保护性和稳定性的鞋子,同时还要兼具轻质耐用的特点,这在运动鞋领域引发了一场革命。为了制造出高性能的球鞋,曾经备受赞誉的袋鼠皮材质不得不让位给新型纤维材料,制造出如同袜子一样贴服足部的球鞋。这种鞋由编织制作的上半部分和一个轻质、高性能的合成鞋底组成,其中高品质的聚氨酯弹性体极大缓解了跑动对足部的冲击。
  采用现代高性能橡胶制作的中鞋底能在脚掌和硬地之间起到有效的减震和缓冲作用,朗盛公司(Lanxess)生产的Levapren就是这类材料的代表;拜耳公司的研究人员也为鞋底开发了一种特殊的材料,使鞋子能够提供出色的牵引力,并对关节、韧带和肌肉起到一定的保护作用。通过应用拜耳材料科技的产品,阿迪达斯还推出了桑巴世界杯系列球鞋,该款球鞋的生产可以追溯至30多年前,迄今为止已售出1000多万双,成为足球历史上最成功的球鞋。
新材料赋予看台座椅最佳性能
  耐用性和耐火性是赛场看台座椅需要具备的两项关键特性,而这些特性则是由特殊的化学添加剂所带来的。可循环使用以及基于生物技术的人工合成材料将被应用于座椅的生产,例如由可回收的饮料瓶和糖基聚烯烃制成的PET座椅嵌板,以提高赛场的生态效益。
  聚酰胺树脂也是制作赛场座椅的材料之一,这种多用途的工程塑料被用来替代原先常用于赛场座椅的金属支架,其核心优势在于强度和耐久性,同时还具备耐候性和防紫外线的性能。例如用朗盛杜力顿(Durethan)聚酰胺材料生产的座椅,可以承受高达600公斤的重量,无论观众是坐着、跳跃、欢呼,还是有时因失望而跌坐下来,聚酰胺座椅都能承受。此外,就算恶劣天气来袭,座椅的塑料外壳也丝毫不受影响,冰雹、霜冻、雨雪和长时间日晒都不会对材质造成任何损伤。一次注塑成型的座椅不包含任何锐利边角。再加上Macrolex、Levagard和Disflamoll等朗盛产品的结合使用,座椅还可以呈现各种颜色,同时具备防火性能。
全新的比赛场馆设计
  高性能材料为本届世界杯的场馆建设和升级改造作出了极大贡献。为了满足2014年世界杯的需要,德国SchlaichBergermann & Partner建筑公司对位于巴西里约热内卢的马拉卡纳球场(Estádio do Maracan?觔)进行了升级改造。该设计方案一方面维持了体育场馆的原貌,一方面在体育场上方搭建了一个新的拱形屋顶,覆盖了具有聚四氟乙烯(PTFE)涂层的玻璃纤维薄膜。
  在全新的国家体育场,7万多名观众全无后顾之忧,解决方案是一个既美观又具功能性的顶棚结构。这种坚固耐用的透明顶棚使用拜耳公司出品的模克隆(Makrolon?觔)制成,板材每块长10米,覆盖约7500平方米的顶棚内环。该板材还具有一种能够抵抗紫外线的涂层,可以透过足够的光线,让球场的青草生长,成为巴西的另一个标志性建筑。
  此外,为了提高赛场内草坪的耐用性并兼顾参赛球员的感受,研发人员将大量由聚乙烯制成的人造草坪纤维用绿色颜料喷涂后,植入到天然草坪中,使草的根部与人工草坪纤维结合在一起,形成更为耐用的高科技比赛场地。同时运用化学添加剂,特别是抗氧化剂和光稳定剂,避免草坪的被腐蚀和褪色。
先进化工涂料助力世界杯
  天气是建设大型露天体育场馆时需要考虑的重要因素之一。巴西的天气变化无常,酷暑和暴雨经常交替来袭,而先进的化工涂料可以保护建筑材料在极端天气条件下不被腐蚀。如今,大多数的大型露天体育馆建设要求涂料供应商提供整体的技术解决方案,同时具备耐光、耐候、耐化学性等特性,希望涂料系统能够至少维持30年并尽量降低维护成本。涂料产品包括可用于钢铁构架的底漆以及聚氨酯罩面漆,这些涂料与颜料或着色剂结合后可以全面提升场馆的整体设计效果。
  此次巴西世界杯,阿克苏诺贝尔(AkzoNobel)、朗盛公司等研发的革新性涂料被广泛应用于世界杯的场馆建设。例如座落在巴西北里奥格兰德州海滨的纳塔尔市的沙丘体育场(Arena das Dunas)。该体育场周围的彩色混凝土铺装材料采用了朗盛Bayferrox 918LO、Bayferrox 601、Bayferrox 975M黄色和棕色颜料,营造出明亮、友好的氛围。朗盛无机颜料(IPG)业务部美洲区负责人Hans-Peter Baldus博士表示:"使用全彩混凝土的另一个极大好处是其长期维护费用很低。"在巴西炎热的阳光、暴雨和高湿度的气候环境下,使用常规涂料需要大量的维护工作,而新型化工涂料系统则改进了这一问题。
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