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竞速跑鞋碳板形状差异深度解析

跑鞋+碳板=快?


其实,碳板跑鞋也分三六九等,也有不同的功能,“提速”只有一小部分碳板跑鞋能做到。


其他的,也有它相对于普通跑鞋特有的优异性能。


1.什么是碳板


碳板(Carbon Plate)是一种含碳纤维的复合材料


由两部分构成:碳纤维和基材料


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▲ 碳纤维丝


碳纤维的制作需要经过十分复杂的工艺,制作出的碳纤维质量轻,强度高,它的比重不到钢的1/4, 是铝合金的1/2 ,强度却是钢的16倍,是铝合金的12倍。

然而,碳纤维丝是不能直接使用的,需要搭配基材料才能塑造成特定的形状,不同领域使用的基材料不同,一般有树脂、陶瓷、金属、橡胶等。跑鞋中,一般用的是树脂作为基材料,即:碳纤维+树脂的组合


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2.碳板在跑鞋中的位置


碳板的作用,一般要搭配合适的中底材料才能发挥出来,所以,碳板一般是在中底的上面或者下面或者嵌入在中底里的。


▲ 以NIKE的Alpha Fly为例


以NIKE的Alpha Fly为例,图中灰色部分是中底材料,粉红色线条就是碳板,

各个厂家的设计理念不一样,碳板的形状和位置也会有差异。


3.碳板的作用


碳板在运动鞋上的应用还得追溯到上世纪90年代,比较有代表性的是篮球鞋里的Air Jordan 11。


因为篮球运动对抗性强,且篮球运动员体重大,所以经常发生球鞋变形的事,极其容易造成运动员受伤。


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而碳板因为其“高强度”的特性,融入到篮球鞋中,很好地实现了对球鞋原本形状的固定,增强了球鞋在实战中频繁移动过程中的“稳定性”和“支撑性”,不容易扭曲和大幅度弯折,也就是利用碳板的刚性来实现跑鞋的“抗扭转”特性。


在跑鞋当中,因为跑步是一个近乎机械式的,有规律的循环往复运动,所以不用特别强调抗扭转性,但是也正因为这一点,“足弓支撑性能”在跑鞋上有很大的应用需要(针对扁平足跑者),常规的中底材料,例如EVA、TPU等都是有机发泡材料,一开始穿着时脚感很好,十分Q弹,但随着穿着次数和跑步里程的增加,这些中底材料容易发硬,失去弹性,其中支撑足弓的部位容易在反复踩踏后塌陷,失去支撑功能,而碳板因为其即“弹”,又“硬”,还“轻”的特性,基本上除了被踩断,否则不会发生永久性形变,所以完美解决了这个问题。


把碳板作为足弓支撑材料添加到跑鞋中底中,正是碳板在跑鞋中运用的初衷,最早的应用应该是上世纪90年代被称作“总统跑鞋”的New Balance 990。


直到现在,“抗扭转”和“支撑性”仍然是跑鞋的基本核心作用,但这似乎与目前主流的说法:“碳板跑鞋能够提升跑步成绩”的说法大相径庭,当然,这是因为随着跑鞋工业制造水平的发展,碳板跑鞋的设计也在改变,除了最初的“支撑型”碳板跑鞋,到目前为止,逐渐发展为:“支撑型”、“调节型”、“推动型”三种类型的碳板跑鞋,各有各的侧重点,下面详细说


碳板的另一个特点就是“轻”,相比于普通发泡材料,密度更小,在跑步运动中,无论是装备还是体重,在其他条件相同下,“轻”=“快”,虽然碳板的面积没对大,轻不了多少,但是当从大众健身上升到竞技层面,能轻一点,就能快一点


4.碳板跑鞋的分类


(1).“支撑型”碳板跑鞋


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▲ 某品牌支撑型碳板跑鞋


“支撑型”碳板跑鞋的碳板区域一般比较小,或者着重加强的区域就在足弓处,就是上图红框区域,因为跑步过程中,脚部落地之后到脚离开地面的过程中,跖球支撑点前后处会发生弯折。

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▲跖球支撑点



整个动态弯折的过程也是脚部和跑鞋吸收缓冲脚部落地产生的冲量的过程。




如图所示,红圈部位就是足弓支撑处,假设落地姿态为这个阶段时,除了有水平方向向前的力,还有一个向下的力,如果是裸足,如果没有支撑,那么这个力完全靠足弓来吸收,那么对于加了碳板的跑鞋,因为碳板发生形变的程度小,所以就帮足弓吸收了相当一大部分向下的力,从而达到了足弓支撑的效果,减小了足弓的压力。


当然,正因为难弯折的碳板需要结合到易弯折的中底材料中,所以支撑碳板的位置是经过测试和实验的,即能达到很好的支撑效果,又不会影响跑步舒适感。


(2).“调节型”碳板跑鞋


“调节型”碳板跑鞋是在“支撑型”碳板跑鞋的基础上发展出来的,碳板的面积也更大,形状一般是在鞋子中心位置形成一个“X”形状的交叉,然后向前后两边延伸,主要以“X型”、“Y型”为主。


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有的还有“8型”,总之这种类型的都是有前后镂空,中间有个叉这样的设计出于三个目的:


(i).经过弯折引力分析实验,跑鞋的受力基本集中在跑鞋中间,呈“X”型,这个“X”型的交叉点对鞋底的稳定性起到很好的支撑作用。


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(ii).镂空部分的去除是为了减少碳板的面积,从而减少鞋子的总质量,达到更轻量化的目的。


(iii).前后延展的部分的作用在于跑步过程中,动态调整脚掌和脚跟在触地过程中所带来的的形变,利用碳板的刚性和弹性,动态保持脚部姿态的稳定。


所以,这类型碳板跑鞋的主要作用还是在于“支撑性”和“稳定性”,只不过比上一种“稳定型”跑鞋支撑的面积更多,稳定型更好。这种跑鞋,是市面上碳板跑鞋的大多数。


(3).“推动型”或“铲型”碳板跑鞋


这种跑鞋的碳板是整块设计,没有镂空,同时也就是具备大家所认为的碳板跑鞋应有的功能-“提升成绩”。


依靠一块碳板就能提高成绩,似乎有点勉为其难,这种说法是随着Nike的两波“破2”营销而愈演愈烈,在基普乔格成功将马拉松跑进2小时之后,无论是在职业赛场,还是业余赛场,Nike的 Next%系列随处可见,经过众多职业选手和业余选手的实践印证,这双跑鞋真的能够提高成绩,那么它是怎么做到的呢?


(i).碳板造型的设计


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碳板造型的设计,要符合动力学和人体工学,就像跑车的外形设计要符合空气动力学一样,好的位置,能够尽可能的利用碳板材料的特性,让他在特定的角度产生特定的作用,既提供稳定型,有能尽可能大的产生回弹。


(ii).和中底材料的配合,产生1+1>2的效果

碳板,不管是一层还是多层,都是是嵌在中底材料里面的


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目前,市面上Top2的中底材料是Pebax和TPU,例如NIKE的 ZOOM X,李宁的䨻(bèng)科技基于Pebax,特步的X-DYNAMIC FOAM基于TPU,而目前市面上的“铲型”碳板跑鞋都是结合这两种顶级中底材料中,而其中以Pebax材料用的最多,密度低,回弹好的特性让中底能够做的比较厚,虽然厚,但是轻,彻底改变了原来竞速跑鞋为了追求轻量化必须做的很薄的历史,碳板嵌入到这种有厚又弹的材料中,两者结合,才能充分产生“化学反应”,变得“弹上加弹”。


(iii).整个跑鞋的设计

跑步的触地过程中,必定会产生下图演示的过程:“从形变到恢复”


,时长00:04


 有碳板的加持,这个过程能够迅速完成,就减少了能量损耗。


另一方面,以李宁的飞电2.0为例,其前掌外部使用了称之为“跖枕”的技术,相当于加了一个杠杆,帮助提升蹬伸效率,加上铲型碳板本身向下的弧度,也为为跖枕形成硬支撑,让跖枕科技得以在跑动中最大程度的保持了形状,这项技术的应用,能够减少触地时间和蹬伸时间,增加缓冲时间。


由此带来的,是跑鞋设计为强行让你倾向于中前掌落地,跖枕科技作为支点,就像跷跷板,前脚掌落地予以脚掌后部分一个回抬的驱动力,减少落地过度损耗,迅速过度,从而为一次完整的跑动过程提供支撑及助推力,实现更好的蹬伸效能。



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虽然每次减少的触地时间看上去不多,在重复数万次的耐力跑中,还是能产生质的变化的,当然,这带来的就是对小腿和脚踝力量要求很高,反过来说就是对脚踝和小腿压力很大,没有一定训练基础,不那么轻易能够驾驭。


来源:IMark运动俱乐部


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