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(jīng)出現(xiàn)了許多碳纖維復(fù)合材料的中底和其他鞋部件。這些碳纖維復(fù)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。?
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(chǎn)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(xù)的能量回饋來提高跑鞋的性能。
Brown 將他在復(fù)合材料行業(yè)的職業(yè)生涯和專業(yè)知識擴展到多項運動訓(xùn)練發(fā)明中，包括Jump Sticks 運動訓(xùn)練設(shè)備，該設(shè)備在 PVC 管內(nèi)使用拉擠玻璃纖維棒來生產(chǎn)半柔性但有抵抗力的動態(tài)訓(xùn)練設(shè)備。
長期以來，他一直對高性能跑鞋的復(fù)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(yè)跑步者、鞋類設(shè)計大師和運動用品商店 Greenville Running Co.的經(jīng)營者。Milliman花了數(shù)十年時間研究和改進跑鞋中的復(fù)合材料，創(chuàng)造了他自己的定制鞋來與客戶競爭，同時也為客戶提供設(shè)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(fā)并商業(yè)化了他們的最新創(chuàng)新：一種由兩層氯丁橡膠泡沫，和夾在之間的單向、連續(xù)的玻璃纖維增強熱塑預(yù)浸帶制成的跑鞋鞋墊，并且在申請專利中。
復(fù)合材料體育用品開發(fā)商FlexiStiX LLC的最新產(chǎn)品是一系列跑鞋鞋墊，其特點是用單向連續(xù)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(lǐng)域數(shù)十年發(fā)展的成果。在 1990 年代，Brown 和 Milliman 開始為跑鞋設(shè)計連續(xù)的玻璃纖維/環(huán)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(fù)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(chǎn)生了彈簧效應(yīng)，但它們是勞動密集型的，最終在商業(yè)上不可行，因此，該團隊決定改用玻璃纖維復(fù)合材料鞋墊，目的是在不重新設(shè)計整雙鞋的情況下為消費者提供具有成本效益的優(yōu)勢。第一個鞋墊設(shè)計涉及沿鞋墊寬度以條紋狀排列的微小拉擠玻璃纖維/環(huán)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(xiàn)平穩(wěn)、動態(tài)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(shè)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(fā)和可用性的提高“已經(jīng)改變了游戲規(guī)則。”?他解釋說，材料改變游戲規(guī)則的性質(zhì)是雙重的。首先，纖維的 UD 和連續(xù)取向，如果像最初的拉擠玻璃纖維桿設(shè)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(fù)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。“來自腳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(chǎn)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(xiàn)有鞋墊或放置在現(xiàn)有鞋墊下方。根據(jù)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(xù)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(shù)的增加（也稱為跑步者的節(jié)奏），使他們能夠跑得更快并打破個人記錄。此外，它們經(jīng)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(fā)于微信公眾號（艾邦復(fù)合材料網(wǎng)）：連續(xù)玻纖增強熱塑性預(yù)浸帶提升跑鞋鞋墊的性能
