科技奥运:一起来看奥运泳衣的进化史
2016-08-19 11:21:43   来源:中国新闻网
内容摘要
一件好泳衣,应该做到光滑、富有弹性。因为只有这样,才能紧贴运动员的身体,降低阻力。细数历届奥运会,你就会在其中发现泳衣材料在不断的发展和突破。同时,运动员拿到好成绩,也应该感谢科技的进步。

    野生的奥运会,野生的泳衣

  1896年的雅典奥运会,虽然拉开了现代奥运会的序幕,但以现在的专业眼光看,可谓惨不忍睹。

  具体到游泳比赛,既没有游泳池,也没有赛道,运动会的组织者们划着小船唱着歌,把运动员丢进海里,能活着游到岸边的就算完成比赛了……

  游泳是诸种力的结合。画一个三维立体坐标系的话,在横轴上,运动员一方面通过手臂摆水,获取前进的动力,另一方面,受到水的阻滞;在纵轴上,由于水不是完美流体,所以会黏附运动员的身体,产生摩擦力;在竖轴上,重力和浮力互相拮抗,决定着运动员的吃水深浅。

  因此,一件好的泳衣,起码应该做到光滑、富有弹性。只有这样,才能紧贴运动员的身体,降低阻力。

  但当时的泳衣,普遍使用羊毛等天然材料制成,纺织水平又低。不仅干重大,而且弹性差。游泳的时候,海水很容易从腋下挤压进入身体和泳衣之间的缝隙。

  落水后为了更好地逃生,专业人士建议尽量脱掉衣物以减轻重量,想想彼时的运动员拿普通衣服当泳衣穿,对于提高速度是帮倒忙,穿上只是为了挡住必须不能露的部位。

  

    尼龙横空出世

  二十世纪20年代,美国杜邦公司对基础科学产生了兴趣,决定每年拨款25万美圆,资助相应研究。

  要研究得有人,他们选择了华莱士·卡洛瑟斯 。卡洛瑟斯认为,大分子物质,如蛋白质,是由某些小分子反复结合形成的。在研究聚合物的过程中,卡洛瑟斯无意中发现了一种可以抽出细丝的材料,改写了人类的服装史。

  这种材料,就是尼龙。

  尼龙是人类史上第一种人造纤维,属于酰胺类聚合物。从结构上来讲,尼龙由多个单体通过化学键重复结合而成;每一个单体都含有羧基和氨基。整个结构就好像蒜辫子一样,只要你有足够的蒜和耐心,蒜辫子可以几乎无限地延长。

  尼龙对于服装最大的意义,在于它优良的物理特性。对于运动员来说,尼龙布制成的泳衣轻薄、疏水、富有弹性,绝不会重蹈羊毛泳衣遇水就吸、遇风就皱的尴尬;对于普通人而言,尼龙布耐磨且易染色,随着各色泳衣的推出,沙滩不再颜色单调,很快成为了靓丽的风景。

  

   好泳衣助力好成绩

  1988年的汉城奥运会对泳衣发展来说,是一个转折点。在这之前,泳衣是一种拖累,只求它造成得阻力越小越好;在这之后,泳衣变成了助力。

  聚氨酯纤维,也称氨纶,是一种由二醇和二异氰酸盐组成的聚合物。它的诞生并不比尼龙晚,不过在一开始的时候,研究者门只注意到了它的刚性和低吸湿性,没有找到商业利用的价值。幸好,随着研究的不断深入,人们很快发现了聚氨酯纤维的优良特性。

  首先,聚氨酯纤维的物理特性介乎于橡胶和塑料之间,既具有一定的弹性,又具有一定的刚性,而且耐磨、抗张、不易腐蚀;其次,不同单体、不同结构的聚氨酯纤维具有不同特性,只要掌握相关规律,就能摸索出一系列特色鲜明的材料来;最后,聚氨酯纤维被誉为是纺织物中的味精,在织物中只要加入少许氨纶(质量分数2%~25%),就足以改善织物性能,使织物的档次大为提高。

  1988年的夏季奥运会上,美国著名游泳选手马特·比昂迪一举夺得五金一银一铜。他当时穿的,正是由聚氨酯纤维和超细尼龙丝制成的“大力士”泳衣。这也是公认的高科技泳衣的鼻祖。

  聚氨酯的引进,对奥运会泳衣产生了两个影响。

  由于聚氨酯的密度可以比棉、涤纶等轻,疏水性又可以比尼龙强,换言之,泳衣中的聚氨酯纤维越多,产生的浮力就越大。对于游泳运动员来说,浮力的意义是不言而喻的。所以,泳衣的覆盖面积,从此越来越大。

  另一个,奥运会的品牌效应,使生产商尝到了甜头,他们不再局限于材料,开始系统地研究泳衣改进。

  在1996年的亚特兰大奥运会上,大多数游泳运动员选择了“水刃”泳衣。这种泳衣由聚氨酯制成,除了高腰设计,面积宽大,能够提供不少额外的浮力之外,它还使用了特殊的热处理,在针织上也别树一帜,抑制对水的吸收 ,允许水分更自由地进行循环。

  这些改进,使得泳衣表面异常光滑,能显著地减少游泳时的磨擦阻力。

  

   泳衣影响竞技公平?

  1999年,国际泳联正式批准“鲨鱼皮”泳装参赛。2000年的悉尼奥运会上,这种奇怪的泳衣一经亮相,就引起了巨大关注。

  即使以今天的眼光来,“鲨鱼皮”(FASTSKIN 1)泳衣仍然是令人惊叹的作品。速比涛公司在泳衣设计的各个方面,几乎都做到了极致。

  在外观上,“鲨鱼皮”通过三维扫描,为运动员提供最合身的尺寸,且几乎覆盖运动员全身,最大限度地提升泳衣作用。

  在材料上,“鲨鱼皮”采用了超伸展纤维,具有极强的弹性和伸展力,不仅能够将运动员的身体约束成流线型,而且可以减少肌肉震颤,避免不必要的能量损失。

  最重要的,是在表面处理上。传统上,人们认为物体表面越光滑,物体在流体中运动时的阻力就越小,但是通过对鲨鱼皮的研究发现,鲨鱼皮表面呈鳞片和类似圆谷状的非光滑盾鳞结构,盾鳞沟槽方向与游动方向平行。因为沟槽结构的存在,能够优化鲨鱼体表流体边界层的流体结构,抑制和延迟紊流的发生,有效减小鲨鱼在游动时水体的阻力。

  “鲨鱼皮”正是得名于对鲨鱼皮肤的模仿,在泳衣上设计了一些粗糙的齿状突起,以有效地引导水流。实验证明,这种表面处理能够降低3%的阻力。在百分之一秒就能决定胜负的奥运游泳比赛中,可谓意义重大。

  从90年代到2009年,共有四代“鲨鱼皮”泳衣诞生,数十个世界纪录被身穿各式“鲨鱼皮”的运动员们打破,由此引发的争议,也是越来越大。

  2009年3月,国际泳联发布了《迪拜宪章》,明确要求“获准使用的泳衣必须在大赛前半年确保市场有销售,且所有泳衣的结构必须一致”。具体规范为:厚度不得超过0.8mm,浮力不得超过5牛顿,男泳衣不得遮盖上半身,女泳衣不得遮盖颈肩,男女泳衣不得过膝。

  

    后“鲨鱼皮”时代

  这次里约奥运会,中国代表队的选手们使用的是快皮3(FASTSKIN 3)泳衣。虽然名字相似,但和“鲨鱼皮”截然不同。

  运动员在水中受到的阻力,可以分为静态和动态两种。前者指运动员在水中静止不动时,由于牵引产生的阻力,和人体形态、水质、水温有关;后者指运动员在运动过程中,由于姿势变化所产生的阻力,是运动研究的重点。

  快皮3在研发中,运用电脑软件预测伸展滑行姿态下游泳选手身体四周的流体运动,以确定哪些区域可能产生阻力影响;同时对泳帽、泳镜、泳衣进行标记研究,既强调每一部分的熨帖,又寻找三者协同作用的设计方案。据称,快皮3泳装系统能减少16.6%的阻力和11%的氧气消耗 。

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