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2022 年北京冬季奧運會正如火如荼進行中，在這場冰雪運動盛宴中，全世界的眾多選手突破自我，在許多冰雪活動中挑戰極限，其中，中國選手谷愛凌以優異成績創造歷史在自由滑雪大跳臺項目上奪冠！

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在運動會上，選手的身體成果和訓練成果很重要，同時選擇合適的體育用品也是成功的重要因素之一。以滑雪板為例，其制成材料發生了很多變化，上個世紀后半期，玻纖復合材料開始用于滑雪板的制造。從那以后，其成為了體育用品制造商的主要原料。今天，作為材料人，我們就聊聊滑雪板的材料知識。
滑雪板一般分為高山板、越野冬季兩項板、跳臺板、自由式板、單板等。滑雪單板大致分三種類型（全能板、公園板、高山板），映射了單板的幾種玩法和地形（回轉、跳臺、U槽、平地花式、BOX、RAIL、高山）。雪板的基本參數有長度、寬度、硬度、板型、彈性、有效邊長等。雪板的技術要素有板芯、版底、板面、板刃等。
在早期的滑雪運動中，木材是滑雪板制材的首選，因為木材密度低、強度高，能做出各種各樣的形狀，而且容易操作。為了便于人們操控，起初的滑雪板又薄又長，在結合部位還有一塊較厚的木材。
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不過，木材的致命傷在于，易受潮變形、扭轉狀態下強度比較低。因此，之后的滑雪板改變了傳統的單片木質結構，混合了塑料板基、鋼鐵、邊緣以及鋁合金等結構元素，大大增加了板的強度、彈性和穩定性，板身長度也逐漸變短。
復合材料滑雪板的簡史
根據國際滑雪史協會（ISHA） 的記錄，用玻纖復合材料制作的世界第一支高山滑雪板， 是由工程師Fred Langendorf和 Art Molnar發明的，誕生于加拿大蒙特利爾，以 Toni Sailer 的商標名稱注冊。
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三年后，Bill 和 Don Kirschner 創立了K2運動，開始生產自己品牌的玻纖復合滑雪。1967年，Art Molnar 加入K2運動，開發了帶有泡沫芯的玻纖復合滑雪板。到1968年，玻纖復合材料替換了木材和鋁成為最常用于娛樂滑雪的滑雪板材料。1970年，玻纖復合材料進入越野滑雪領域。
20世紀70年代，滑雪行業進行了復合材料的設計優化和改進。玻纖預浸料的使用可以提高生產效率，但非常昂貴。s級玻纖將e級玻纖替換為濕式層壓工藝中使用的材料。同時，在玻纖中混合少量 kevlar芳綸、碳纖維、陶瓷纖維和其他高強度材料，提高整體的強度、彈性、耐沖擊性等。
Biri是現有最古老的北歐滑雪品牌，由挪威麥迪遜公司創立，1988年被K2體育公司收購。從1906年開始，馬杜斯從事北歐滑雪板的設計，1974 年開始生產玻纖復合滑雪。1979 年，馬杜什引進了雙扭力箱的設計理念，制定了世界上大多數單板滑雪的設計標準。
1989年，Bucky Kashiwa 創立了第一個商業批量鋼制滑雪板項目。雖然在初期階段取得了成功，但2001年由于人工費很高，不得不搬遷到奧地利。生產設備的一部分由大衛·古德購買，用于生產碳纖維復合滑雪。2005年，DPS公司推出了世界上第一款（也是北美唯一一款）擁有純粹用碳纖維預浸料生產的三明治結構的滑雪板。今天，碳纖維預浸料在滑雪板中的應用正在增加。
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復合材料滑雪板
在上上屆冬季奧運會上，玻纖增強材料進入了滑雪場，成為了滑雪板產業的明星材料。滑雪板產業的原料，經過許多世代的發展，現在的主角是玻纖強化材料。
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K2體育公司說，玻纖復合材料在滑雪中的應用和開發，源于滑雪運動員不同的運動需求。高山滑雪主要由重力驅動，極端荒野滑雪作為原動力依賴于其自身。判斷它們的差異在于對滑雪板材料有不同的要求。
Wagner公司是玻纖復合材料的重要推廣者。據該公司介紹，“玻璃光纖是輕量、高強度、高扭轉剛性和優異的沖擊吸收性能的單板滑雪的優秀材料。
權威滑雪者提出初學者必須認識到對滑雪板“ 彈性”的過度追求可能會導致“凹凸不平”的滑行，從而減少滑雪體驗。因此，纖維增強材料復合滑雪板目前是更好的選擇。
復合材料在高山滑雪板（Apline Ski）上的應用
有很多種適合高山滑雪的滑雪板，但以鋁和復合材料的混合物為主流，環氧膠粘劑主要用作粘結材料，因為這是通過實踐測試的最佳方案。
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位于美國猶他州鹽湖城的 DPS Skis 滑雪公司現在是業界主要的滑雪板制作商之一。該公司采用純碳纖維預浸料的制造工藝。DPS Skis官方網站表示，行業其他多家企業也在使用該技術，但聲稱在實際生產流程中混合了玻纖。
DPS 的營銷經理說，碳纖維的使用不僅有輕量化的效果，也有助于制造商更準確地控制滑雪板的剛性，為運動員提供更好的控制體驗。與玻纖復合滑雪相比，碳纖維的耐疲勞性優異。此外，使用“預浸料”作為標準半成品可以最大限度地減少手動鋪層比例誤差，并確保滑雪的所有位置的性能一致性。
當然，上述比較并不意味著玻纖復合滑雪板沒有用。設計滑雪板時，Wagner定制滑雪準備了約100種替代材料。所有由 Wagner 制造的滑雪板，都以超高彈性模量聚乙烯為基礎，以木材為核心，由玻纖復合材料、碳纖維復合材料或其混合物加固。Wagner 公司采用濕式層壓工藝，樹脂通過加熱、固化、氣壓壓制形成。
復合材料在極限荒野滑雪（Backcountry Ski）和登山滑雪（Alpine Touring）上的應用
在上坡和垂直攀登時，輕量化的碳纖維復合滑雪板可以大幅減少運動員的能耗。Grande認為，在過去的35年里，碳纖維復合材料因滑雪而備受歡迎。這是因為人們的興趣不再局限于傳統的滑雪地，越來越多的愛好者將目光投向人跡罕至的荒山野嶺。
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“那么，控制滑雪板重量的方法是什么？人們自然會想到輕質高強的碳纖維材料。”Grande 解釋說。同時登山和滑雪作為新的運動，開始進入人們的視野（徒步登山，然后下山）。
新西蘭 C6 Skis 滑雪公司生產的滑雪是專門為極端荒野滑雪和登山滑雪設計的。C6公司采用高壓釜硬化碳纖維預浸料工藝（ACCP）。一般來說，碳纖維復合滑雪板的制造采用的是將碳纖維布浸在樹脂中，擠壓加熱，使之硬化的濕式層壓工藝。但是，在 C6 公司創始人 Craig Stirling 的眼中，這個方法會產生額外的重量。通過復合材料的應用，可以在保持材料剛性的前提下，有效減少重量。
雖然許多滑雪者都是碳纖維預浸料的支持者，但需要認識到，過度追求滑雪板的“彈性”過大可能會導致旅行過程中的“ 顛簸”， 從而減少體育體驗。同時，碳纖維很難處理，由此制成的滑雪板形狀也很難控制。由于處于冷卻狀態，碳纖維和樹脂的結合不是很緊密。所有這些缺陷最終都會影響滑雪板的生產進度。
近年來，為了得到更好的運動性能，應用了在電場下變形時有可能產生電荷的壓電纖維復合材料。通過壓電纖維復合材料和芯片技術的結合，滑雪板可以擁有智能化的管理系統。
目前由于制造技術等原因，一些復合材料滑雪板造價比較高，賣價也比較高，但在不遠的將來，隨著技術的成熟，低溫強韌性可回收再利用復合材料將成為滑雪用具制造的主要材料。
總而言之， 碳纖維復合材料在找到有效的低成本碳纖維制造方法之前，很難在體育行業取得巨大的成果。這與在其他應用中遇到的情況非常相似。但是由于登山和滑雪的人氣、體育的新形式以及更多追求高質量滑雪板的人們的傾向，以及中國3億人參加冰雪運動的規劃，碳纖維復合材料有望引導體育行業更快的發展。除了滑雪板，玻纖增強復合材料還用于滑雪車、滑雪鞋、滑雪桿、滑雪服、滑雪頭盔等。
參考資料：中國國際復合材料展覽會，低溫強韌性可回收再利用復合材料——滑雪愛好者心目中的新時代材料，互聯網資料等
編輯:艾可
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原文始發于微信公眾號（艾邦高分子）：材料人看冬奧會，你需要了解的滑雪板知識

作者 li, meiyong

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