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      新聞中心

      日新月異的運動鞋鞋底技術

      摘要:減震技術一直以來都是運動鞋生物力學研究的主題之一。本文對運動鞋進行了分類,闡述了運動鞋減震技術的歷史發展及進展,并對運動鞋減震技術的發展趨勢以及我國運動鞋科技創新研究作了初步概括與展望。運動鞋的研究是當前運動生物力學領域研究的熱門。今日的運動鞋以成為高科技產品,其中減震技術的發展及應用直接影響著運動鞋能否更好輔助運動員提高運動成績,保護身體健康。

       1、運動鞋的分類

      作為人體運動的配套器件之一,運動鞋一直隨著體育事業的興旺而不斷發展。運動鞋通常指人在體育比賽或訓練時所穿用的鞋。但隨著人們對體育運動的廣泛參與,運動鞋的涵蓋面也在不斷擴大。穿著時間已不再局限于體育賽事;穿著空間也突破了體育場館;穿著的人群也不再只限于運動員,更打破了穿著者年齡、職業和性別的界限??傊?,運動鞋已滲透到各種消費人群領域和層面。運動鞋習慣上被分成專業和普通兩大類。專業運動鞋又分比賽用鞋和訓練用鞋,因運 動員活動量大,故性能指標明顯高于普通運動鞋。普通運動鞋涵蓋面較廣,如青少年學生普遍穿著的田徑鞋(跑鞋)、球鞋、用于旅游休閑的旅游鞋都可歸納進去。兩大類運動鞋加在一起,其絕對數量在鞋類總量中占有很大份額。

      2、運動鞋減震技術的歷史概況

      1868年在美國出現第一雙以硫化橡膠為底,以帆布為幫,四周圍貼上圍條的經典運動鞋,這意味著現代運動鞋的崛起。早期的運動鞋     只做跑鞋之用。后又擴展到了球類運動,又稱球鞋。另一種就是最初的釘鞋,比如,美國田徑選手威廉·柯蒂斯將釘子置入自己的跑鞋鞋底,制作方法與皮鞋相近,靠它大大提高了成績。相近,靠它大大提高了成績,這就是最初的釘鞋。這時的運動鞋把生物力學、矯形學及解剖學等學科的有關原理引用到運動鞋的設計中,提出使用內底、楔形底提高鞋的防震效果和彈跳力,提出用坡跟加強運動員的前傾,減小對足跟的壓力。二次大戰后,各國涌現出了一批專門制作運動鞋的企業,特點是大膽應用新材料,如尼龍幫材、聚氨酯( PU)底材等;二是推出新的結構,如復合底的出現,為運動鞋的輕量化和減震、彈跳特性奠定了基礎。20世紀80年代,計算機輔助設計應用于運動鞋的設計,同時關于運動鞋的生物力學研究也取得了很多進展,各運動鞋制造業的巨頭紛紛創建生物力學實驗室,配置各種模擬運動的檢測儀器。90 大公司為提高運動鞋設計和制造的科技含量,引入CAD 和CAM,新品種開發的重點放在加強鞋的保護功能、減震、防扭傷。繼耐克“氣墊鞋”之后,各公司也紛紛推出新結構鞋,如雷寶公司的“蜂窩片”,阿迪達斯的“扭力棒”、日本Asics的硅膠墊以及李寧弓等相繼問世,力圖從科學角度拓展鞋保護腳的新功能運動鞋和科技的結合很深,但是不管處于哪個階段,可以相信減震技術的發展都是運動鞋科技進步的重要環節。

      3、運動鞋減震技術研究的新進展

      幾乎所有的運動鞋制造商都宣稱其產品在緩震減震技術上的優越     性 ,但大部分運動鞋的緩震減震設計方面 ,結構設計上的美觀多于其實際功能價值。減震的主要目的是減小沖力以減少足部的骨損傷,但沖力的減小并非意味著就能減少運動性足損傷 ,因為足損傷主要集中于踝關節韌帶。其實人的足弓就是天然的緩沖減震結構,但足弓所承受的力是有限的。如果鞋沒有良好的減震系統來緩沖沖擊,那么人在跑步特別是快跑時雙腳一定會感到疲憊,無法保持速度和耐力,同時會沖擊脊柱和大腦,對健康造成損傷。據統計人在跑步時腳接觸地的瞬間受到的沖擊力將近人體自身重量的2-3倍,而快跑承受的沖擊力是慢跑的3倍。良好的減震功能毋庸置疑可以使人體重量比較平均分配與足底,并緩沖沖擊力給身體造成多余的震蕩,既滿足運動需要,又保護身體。 

      3.1 鞋的減震性能取決于鞋底的材料、鞋底的結構等。運動鞋的材料減震和結構減震路徑有別,材料減震更強調人對足的控制,結構減震更注重人對鞋的控制。常采用緩沖震動的基料或底材, 這種材料被加在鞋的中底, 這是一層具有減震功能的夾在外底和鞋面之間的材料, 是跑鞋重要的組成部分, 其結構和材料的運用將會影響到減震功能和鞋的穩定性。具有高技術減震性能的運動鞋不僅能夠使人體重量比較合理地分布在腳的各個部位, 緩沖運動對大腦、 跟骨和身體其他部位造成的震蕩, 而且能夠起到穩定支撐的作用, 保證了運動的功能需求。運動鞋的材料減震 ,主要是鞋的中底材料采用具有減震性能的特殊材料。國際一線品牌運動鞋普遍采用的是加熱壓縮的 EVA (乙烯樹脂醋酸纖維) 發泡橡膠混合物質 ,其特點是質量輕、 彈     性好。高密度 PU (聚氨基甲酸乙脂)材料也常被用在后掌的中底夾層 ,Nike 的 shox 籃球鞋就是將 PU 制成圓柱形特殊單元 ,并置于后掌中底。運動鞋的結構減震 ,主要是中底夾層采用 “囊” 結構 ,最經典的是 Nike 的 Air 氣囊技術。1997 年 ,Nike 結束了對氣墊的技術壟斷 ,允許競爭對手生產基于 Air 減震技術的運動鞋。當年 Reebox 就推出了DMX10 氣囊減震運動鞋 ,其技術原理是將 8~10 個由導管連接的氣囊分成前后掌 ,通過氣囊間的氣體流通調節減震部位。Reebox 的氣囊減震技術從全掌氣囊到分掌氣囊 ,從大容量氣囊到小容量氣囊 ,再到后掌氣囊加前掌 EVA減震材料 ,已成為 Reebox 減震科技的核心技術。 

      3.2  運動鞋在減震方面理論研究成果和科研新進展主要是空氣墊減震原理:此系統的倡導者是耐克公司,旨在最大限度地減輕對足部的沖擊,它實質上離不開減震原理,只不過借助于空氣墊(air  cushion)而已,表示出與眾不同之態??諝鈮|是一種塑料(據稱是聚乙烯)薄膜囊,內充空氣,分別埋置于內底的前后掌著力點,這樣可提高跑步速率2.8%。其實際功能也不外乎將能量回輸給穿鞋運動員。其特點是每跑一步,氣墊完成壓扁、復原的一次循環,也符合“能  量回輸”的原理。據測試,運動員穿著氣墊鞋( Ai r  Cushion Shoe)奔跑,可節省吸氧量28%。氣墊還起著能量儲藏器的作用。

      3.3 運動鞋減震性能可進行測試

      4、運動鞋減震技術發展趨勢及展望

      4.1 近幾年的運動鞋外形的變化趨勢大致有鞋尖適度上翹,這樣可減小鞋尖的著地面積,起到保護足尖的作用;足弓部位明顯隆起,足弓突起不足或平坦的腳稱為平足,容易使人疲勞,而穿著足弓隆起的運動鞋有助于糾正這種畸形;跟部加厚,在鞋楦設計上則是加大后翹(12~15 mm),這樣的設計能形成一定的坡度,使運動時身體前傾,有助于減小踵腱受損,跟部每升高1mm ,可使踵腱松弛率達到8% ; 鞋口部的腳山高度比后踵高12~15mm ,以利穿上和脫下,保護腑骨。

      4.2 運動鞋減震新材料與結構的研發將不斷有新的突破,與科技的結合將會更加緊密,高科技是世界各大運動鞋生產企業的立足之本。如阿迪達斯先后與北京體育大學生物力學實驗室、中國皮革與制鞋研究院、寧波大學運動生物力學實驗室、愛思康國際有限公司和英國利物浦約翰摩爾大學簽約合作 ,借助他們在人體運動科學及運動鞋功能測試與評價方面的成果和經驗 ,全面提升安踏實驗室的科技研發能力。安踏的研發模式已從早期的跟隨模式向自主模式發展 ,其實驗室已成為國內運動鞋企業中最好的運動科學實驗室。 

      4.3 雖然我國在運動鞋生物力學的研究尚處于起步階段,但已經呈現出良好的未來發展態勢。當前,國內一批生物力學學者們開始關注運動鞋的研究。利用足底壓力測量技術對運動員、青少年女性和太極拳運動者穿不同類型鞋運動進行了足底壓力分布的測量和分析研究。雖然我國在運動鞋生物力學的研究尚處于起步階段,但已經呈現出良好的未來發展態勢。

       

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