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耐克l阿迪l李宁争相推出全掌碳板跑鞋,鞋用碳纤维复合材料简析

一、碳纤维复合材料种类及应用简介


碳板,也就是碳纤维复合材料。其中碳纤维通常是聚丙烯晴纤维经过高温碳化制备所得,根据长度主要分为短碳纤维、长碳纤维和连续碳纤维。然后通过树脂浸渍碳纤维就可以得到碳纤维复合材料,根据浸渍树脂种类主要分为热固性树脂基和热塑性树脂基两种。


热固性树脂基碳纤维复合材料有环氧基树脂、双马来酰亚胺基树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂等,常用的是环氧基树脂。热固性树脂基碳纤维复合材料有尼龙材质、聚碳酸酯材质、聚烯烃材质,常用的是聚烯烃材质。


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碳纤维复合材料具有质量轻、更坚韧、更有弹性、耐疲劳性好等优点,主要在航空航天、F1赛车等领域应用,最近几年在篮球鞋、竞速跑鞋上面的应用也比较常见。


二、碳纤维复合材料在竞速跑鞋上的应用浅析


碳纤维复合材料应用到竞速跑鞋上,不只是对中底进行结构加强,提供足弓支撑稳定性,它还起到了更神奇的作用:回弹力增强、提供强劲的推力,提升跑步效能,节省跑者的体力。


碳纤维复合材料作为高端材料,以下两大方面的技术进步在一定程度上促进了碳板在鞋材上的应用。


1、碳板对缓震中底材料提出更高要求


碳板跑鞋的超强表现并不完全归功于碳板的回弹,它是缓震中底与碳板完美结合所呈现的结果。


碳板只是维持跑鞋的刚性和回弹,所以这就意味着需要很好的缓冲材料来减少坚硬碳板对脚的硬冲击,从而对缓震中底提出更高的要求:轻量化、高厚度以及良好的缓震性能。


缓震中底材料的技术进步在很大程度上满足了这些性能要求,比如高厚度就是要求缓震中底材料具有更低的发泡密度。


从下面TPU、TPEE、PEBA三者发泡珠粒密度的比较中,我们可以看到PEBA的发泡密度是最小的,这就不难理解为何耐克和李宁都会选择它来作为高端竞速跑鞋的缓震中底材料。


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数据来源:第五届鞋材弹性体高峰论坛演讲资料——《弹性体材料的超临界流体发泡》,青岛科技大学,张振秀


2、碳纤维复合材料开发技术以及工艺在不断发展进步


早期的鞋用碳纤维复合材料由于材料、工艺、种类等因素限制,成本极高,且产量较低,所以碳板篮球鞋的价格都比较惊人,并且是一小块,主要提供支撑抗扭的作用。


随着开发技术的进步,碳纤维复合材料的种类可选择性更多,工艺选择除了传统模具,还可以用3D打印,开发成本进一步降低。于是片式、全掌式碳板开始出现,特别是全掌式碳板,它主要是起到回弹、助力推动的作用。据称耐克VaporFlyElite的鞋底夹层回弹力高达85%,这其中碳板发挥了重要作用。


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三、近两年运动品牌的全掌碳板跑鞋举例


碳板最早是被应用于篮球鞋之中,比如ReebokPumpFury,它主要是用来防止运动员在急停急转、急加速、变向等动作下出现受伤,起到稳固鞋身、足弓支撑抗扭转的作用。


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ReebokPumpFury


而碳板被大众所关注,是在耐克将其应用于竞速跑鞋之后。2017年的Breaking2挑战中,基普乔格穿着耐克旗下首款碳板跑鞋VaporFlyElite跑出2小时25秒的成绩,一时震惊众人。耐克也因此被认为是碳板跑鞋的开创者和引领者。


随后就不难发现,这两年新推出的竞速跑鞋,开始频繁出现碳板的身影,阿迪达斯、李宁、特步、HOKAONEONE等品牌纷纷推出了旗舰级的碳板跑鞋,并且不是小块碳板,而是全掌式碳板。


1、耐克NEXT%


NEXT%是由Vaporfly4%升级而来,搭载ZoomX中底(发泡PEBAX),内置铲型全掌碳板结构,较上代增加了硬度,鞋身不易弯曲,中底配合碳板将落地缓冲快速分解并予以回弹,以此为跑者带来持续的推进力。


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VAPORFLY NEXT%


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VaporFlyElite


2、阿迪达斯AdiZeroPro


AdiZeroPro是阿迪达斯首款内置碳纤维板的竞速跑鞋,采用的是多向CARBITEX碳纤维板搭载和经典缓震材料BOOST(ETPU材料)搭配。


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阿迪达斯AdiZeroPro


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阿迪达斯AdiZeroPro


3、李宁飞电


除了李宁䨻中底技术(发泡PEBAX),李宁飞电还采用了比普通均匀密度的碳板更先进的内嵌式全掌异构碳板,利用异构碳板不同位置不同织法呈现的不同刚度,结合通过多次测试调教的特殊角度,使得碳板可以和䨻科技中底共同作用,利用碳板弯折回弹性能,可以提高离地蹬伸效率。


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李宁飞电


当然,除了以上全掌碳板鞋款,还有索康尼 Endorphin Pro、NewBalanceFuelCellTC等等,这里就只是简单举例。


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