专栏 | 纺织产品的抗冲击性能

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纺织产品的抗冲击性能

随着全民运动健身的兴起，人们在享受运动带来的快乐的同时，也出现了一个不可忽视的问题，即运动损伤。运动损伤发生率高，轻则造成肌肉、骨骼等的身体伤害，重或危及运动人员的运动生涯，甚至生命。

研究表明，使用护腕、膝关节垫、髋垫等防护装备可以有效降低运动损伤的风险，而有关纺织材料的抗冲击性能的研究在防护装备的开发中起到了至关重要的作用。

材料的抗冲击性是指抵抗冲击负荷作用的能力。美国的两位研究人员 Liu 和 Malvren 从冲击的损伤程度这 一方面对冲击速度进行了定义和划分，高速冲击主要会造成复合材料的局部明显集中破坏，表现为穿透和纤维断裂；低速冲击主要造成复合材料的局部细微损伤，表现为开裂和纤维断裂。美国的 Abrate 在对层叠复合材料的冲击研究中，定量地定义了冲击速度，大于等于 100m/s 的为高速冲击，小于 100m/s 的为低速冲击。

纺织材料的抗冲击性研究涉及纤维开发、织物结构、产品应用等多个领域。

1986年，荷兰AKZO公司发明了Twaron纤维，并于1991年进一步提高了其强度，生产出了性能更佳的TwaronCT。美国AlliedSignal公司和荷兰DSM公司先后推出了各自品牌的UHMWPE纤维，进一步提高了纤维的强度。此外，还有日本的Technora纤维，俄罗斯的Terlon纤维等。20世纪90年代，美国又研制出性能更优越的Spectra纤维。我国的专家在“应用蛋白质工程改进蚕丝性能研究”的生物高技项目中，研发了部分蜘蛛拖牵丝，即蛛网的支撑丝，是蛛丝中强度、弹性最好的部分，该蛛丝具有良好的机械性能。

许多研究人员从织物结构的角度对抗冲击问题进行了实验及分析。在二维织物中，平纹织物的纱线交织密度高，织物结构紧密，覆盖系数大，因此具有较好的抗冲击性能。

东华大学的李勇等人对机织平纹布与经编双轴向布成型的复合织物进行了抗冲击性能研究，得到了能量吸收差异的因素。经编双轴向布的纱线强度利用率比机织平纹布高，在能量吸收上具有明显的结构优势，抗冲击性更好。

抗冲击纺织产品可以满足不同环境对人体的防护要求，应用广泛。

Dow Coning公司开发了一种抗冲击防护的新型智能纺织品，这项技术采用了硅橡胶涂层处理的三维织物衬垫。这种智能纺织产品能吸收并分散整个防护面上的能量，能够显著减小传递的冲击力，且透气性好、柔软和质量小，穿着舒适，便于运动。

山东贝隆控股集团和北京化工大学联合开发出了一系列杜仲胶护具产品，由杜仲胶与发泡聚氨酯等复合而成。杜仲胶具有良好的耐冲击、耐疲劳、抗撕裂、生物亲肤等特性，其形状记忆特性与低温可塑特性使其可以根据体育运动员体型塑形，增加护具与被保护位置的贴合度，从而开发出适配性强、可个性化定制的体育护具。目前相关四肢护具及护甲已经在冬残奥高山滑雪运动员训练中使用，舒适性与适配度的提高带来了更为显著的防护效果。

上海海军医学研究开发了一种新型防冲击鞋，该产品的防护原理是采用具有抗冲击性的鞋垫和网格状气囊式夹层结构，并根据生物力学适当改变鞋跟高度，实现吸收冲击能量，降低作用于人体下肢的冲击力，起到预防或减轻人体下肢损伤的目的。

新型防冲击鞋抗冲击性能测试及安全性评估结果

参考文献

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