跑鞋的鞋底通常有三層：耐用的外底，承受大部分沖擊的中底和與腳最直接接觸的鞋墊。為了制造重量最輕、耐用性最高的運動鞋，多年來市場上已經出現了許多碳纖維復合材料的中底和其他鞋部件。這些碳纖維復合材料增強鞋通常針對精英運動員，為跑步者提供頂級的步幅和速度。
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然而，碳纖維也非常堅硬，這可能會對跑步者的腳、腿和肌肉產生負面影響。Flexi-StiX LLC的總裁 Gordon Brown 表示，對于一般的跑步者來說，玻璃纖維是一種更好、更靈活、更寬容的材料選擇，可以通過為跑步者的足部提供更順暢、持續的能量回饋來提高跑鞋的性能。
Brown 將他在復合材料行業的職業生涯和專業知識擴展到多項運動訓練發明中，包括Jump Sticks 運動訓練設備，該設備在 PVC 管內使用拉擠玻璃纖維棒來生產半柔性但有抵抗力的動態訓練設備。
長期以來，他一直對高性能跑鞋的復合材料感興趣，多年來，他與 Jeff Milliman 一起研究各種原型和專利，Jeff Milliman 是前職業跑步者、鞋類設計大師和運動用品商店 Greenville Running Co.的經營者。
Milliman花了數十年時間研究和改進跑鞋中的復合材料，創造了他自己的定制鞋來與客戶競爭，同時也為客戶提供設計。長期以來，他一直認為玻璃纖維是跑鞋的理想材料選擇，Milliman注意到玻璃纖維的柔韌性和多功能性，認為采用玻璃纖維的跑鞋很舒適，使穿著者不那么疲勞，而且它們讓鞋子更耐用，有很大的潛力。
Brown 和 Milliman 最近開發并商業化了他們的最新創新：一種由兩層氯丁橡膠泡沫，和夾在之間的單向、連續的玻璃纖維增強熱塑預浸帶制成的跑鞋鞋墊，并且在申請專利中。
復合材料體育用品開發商FlexiStiX LLC的最新產品是一系列跑鞋鞋墊，其特點是用單向連續玻璃纖維增強熱塑性材料（上圖為藍色氯丁橡膠層下面的白色層）來提升跑步者的舒適度、步幅長度和速度，圖片來源：FlexiStiX LLC
這些最新的鞋墊是該領域數十年發展的成果。在 1990 年代，Brown 和 Milliman 開始為跑鞋設計連續的玻璃纖維/環氧樹脂中底原型，目標是獲得最大的緩震效果和類似彈簧的效果，為跑步者恢復能量。這些中底的形狀大致像兩個相互疊加的正弦波，濕鋪在鋁制模具中壓制，并在烤箱中固化。
這些中底很靈活，可以加長跑步者步幅，產生了彈簧效應，但它們是勞動密集型的，最終在商業上不可行，因此，該團隊決定改用玻璃纖維復合材料鞋墊，目的是在不重新設計整雙鞋的情況下為消費者提供具有成本效益的優勢。
第一個鞋墊設計涉及沿鞋墊寬度以條紋狀排列的微小拉擠玻璃纖維/環氧樹脂棒。它們的放置方式使它們能夠在中間彎曲，從而實現平穩、動態的滾動運動，從而以更適度的類似彈簧的效果延長步幅。這種設計在實踐中也很成功，但制造起來也是勞動密集型的。
Brown 指出，在過去的幾年里，單向熱塑性塑料膠帶的開發和可用性的提高“已經改變了游戲規則。”?他解釋說，材料改變游戲規則的性質是雙重的。首先，纖維的 UD 和連續取向，如果像最初的拉擠玻璃纖維桿設計那樣在鞋的寬度方向上對齊，則可以以延長跑步者步幅的方式進行定向。“對于跑鞋來說，一切都是為了增加向前運動，”Milliman 說。當跑步者用腳踩下鞋墊時，普通的氯丁橡膠鞋墊會吸收施加的能量，而玻璃纖維復合材料鞋墊會將能量反射回跑步者，從而提供更可控的彈簧效果并延長步幅。
其次，使用熱塑性塑料而不是熱固性樹脂可以降低模量，這使得鞋墊對穿著者來說更舒適，也有助于鞋墊貼合腳部?！皝碜阅_部的熱量只會稍微加熱熱塑性塑料，剛好足以使其成型為腳的形狀，”Brown說。
在手工制作幾個原型后，Brown 和 Milliman 與材料合作伙伴Avient Corp.合作，生產了由三層組成的夾層材料片——一層 Polystrand UD 玻璃纖維/熱塑性塑料帶夾在兩層之間氯丁橡膠泡沫。然后將這些片材模切成與一系列鞋碼相匹配的鞋墊，并且可以替換現有鞋墊或放置在現有鞋墊下方。根據客戶所需的緩沖，可提供兩種不同的厚度（5 或 8 毫米）。
Avient Corp. 的 Polystrand 連續纖維增強熱塑性膠帶材料層疊在不同剛度和厚度水平的氯丁橡膠片材之間。圖片來源：Avient Corp.
FlexSpring 鞋墊在過去一年的跑步者試驗中取得了成功，用戶體驗到更長的步幅和每分鐘步數的增加（也稱為跑步者的節奏），使他們能夠跑得更快并打破個人記錄。此外，它們經久耐用，通過減少對中底材料的壓縮，使跑鞋的使用壽命延長三倍。
原文始發于微信公眾號（艾邦復合材料網）：連續玻纖增強熱塑性預浸帶提升跑鞋鞋墊的性能
