減阻、防割、吸能……冬奧運(yùn)動(dòng)員的"戰(zhàn)袍"中竟然有這么多高科技！

隨著2022年冬奧會(huì)的臨近，我們是不是越來越期待看到運(yùn)動(dòng)員們馳騁賽場呢？關(guān)注冰雪運(yùn)動(dòng)，關(guān)注運(yùn)動(dòng)員矯健身姿的同時(shí)，大家有沒有留意到他/她們的比賽服裝？

關(guān)于運(yùn)動(dòng)員的比賽服，有什么小秘密我們不知道呢？它又是怎樣為我們奧運(yùn)健兒助力的呢？

其實(shí)，運(yùn)動(dòng)員的比賽服不僅要好看，還需要具備一定的功能，除了要滿足吸濕排汗、保暖等舒適性方面的基本需求外，同時(shí)還要考慮運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)具有兼?zhèn)涮嵘\(yùn)動(dòng)表現(xiàn)等多重功能。一件好的“戰(zhàn)袍”，還能為運(yùn)動(dòng)員取得好成績提供有效的輔助。

來源丨網(wǎng)絡(luò)

2022年冬奧會(huì)上運(yùn)動(dòng)員的“戰(zhàn)袍”可謂是集結(jié)了科學(xué)家們的心血，一件“戰(zhàn)袍”運(yùn)用了許多現(xiàn)代高科技技術(shù)手段。富含科技力量的比賽服也早已運(yùn)用到眾多比賽項(xiàng)目中了，如速度滑冰、短道速滑、高山滑雪、雪車等。

根據(jù)比賽項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及著裝需求，作為包裹運(yùn)動(dòng)員身體面積最大的競賽裝備，比賽服也各有其特點(diǎn)。比如，冬奧會(huì)競速類的項(xiàng)目，運(yùn)動(dòng)員對(duì)比賽服的要求主要是四大類：快、護(hù)、暖、美，那科學(xué)家們是怎么將這些功能賦予在比賽服上呢？那讓小編來給你們揭秘吧~

1 快

· 減阻

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冬奧會(huì)競速類的項(xiàng)目，為了最大限度地提高運(yùn)功員的速度，這些運(yùn)動(dòng)員大都是穿緊身運(yùn)動(dòng)服。而運(yùn)動(dòng)員對(duì)緊身衣的主要要求就是減阻。單個(gè)運(yùn)動(dòng)員的空氣阻力包括摩擦阻力與壓差阻力。

減阻效果受比賽服裝面料的影響。空氣動(dòng)力學(xué)中，一般用阻力系數(shù)來判斷布料的減阻性能，阻力系數(shù)越大，受到的阻力越大，減阻效果越不好。而阻力系數(shù)又與布料的氣動(dòng)阻力成正比。這樣看來，布料的氣動(dòng)阻力越小，阻力系數(shù)越小，運(yùn)動(dòng)受到的阻力也越小，那這塊布料的減阻效果也越好。

氣動(dòng)阻力 =1/2阻力系數(shù)×氣體密度×迎風(fēng)面積投影×氣流速度2

科學(xué)家們通過開展面料空氣摩擦阻力研究、風(fēng)洞試驗(yàn)等，模擬各比賽項(xiàng)目的場景和風(fēng)速、運(yùn)動(dòng)員的比賽姿態(tài)，對(duì)不同材質(zhì)的服裝面料進(jìn)行探究，從它的空氣摩擦阻力、氣動(dòng)阻力系數(shù)等指標(biāo)來判斷這塊布料是不是具有良好的減阻效果。

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以速度滑冰緊身服為例，面料采用類似高爾夫球上的蜂窩結(jié)構(gòu)的粗糙紋理結(jié)構(gòu)，可以減少尾流的湍流現(xiàn)象，從而達(dá)到減阻效果。打個(gè)比方，高爾夫球和乒乓球，將它們用同樣的力甩出去，高爾夫球能飛得更遠(yuǎn)，一是因?yàn)楦郀柗蚯虻馁|(zhì)量比乒乓球大，二是高爾夫球表面粗糙，阻力較小。不信，可以甩乒乓球試一試，將它大力甩出去，乒乓球不是直著飛出去的，而且你想要它直著飛出去，就要使勁投擲。因?yàn)槠古仪虮砻婀饣?，它在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生尾流湍流現(xiàn)象，所以受到空氣阻力較大。而高爾夫球表面凹凸不平，避免在空氣中運(yùn)動(dòng)是出現(xiàn)尾流的湍流現(xiàn)象，所以受到的空氣阻力也較小。

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一定規(guī)律的粗糙表面可以使滑雪服降低10%的阻力，表面粗糙的面料在50-60km/h的風(fēng)速之間，阻力系數(shù)驟減。所以這跟我們的常識(shí)中的面料越光滑，阻力越小的認(rèn)知相反。這主要是，在一定程度上，略微粗糙的材料能夠使得空氣在材料表面以較為平穩(wěn)的方式流過，以較好的方式引導(dǎo)風(fēng)的流動(dòng)，有助于降低壓差阻力。

此外，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)裁剪、拼接也是減少阻力的關(guān)鍵。面料接縫方向與氣流方向一致或遠(yuǎn)離迎風(fēng)位置，可以減少拼接處褶皺而增加阻力

· 緊身服對(duì)能量代謝、肌肉的影響

其實(shí)，一件好的緊身服裝可以減少運(yùn)動(dòng)中的軟組織振動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)員做一些轉(zhuǎn)向、跳躍等高速、高沖擊力的動(dòng)作時(shí)，壓縮性較好的緊身服可以緊緊地包裹住軟組織和肌肉，減少它們的晃動(dòng)，從而減少運(yùn)動(dòng)員的軟組織或肌肉損傷。同時(shí)，適當(dāng)并合理分布的服裝壓力，有利于減少不必要的肌肉振動(dòng)，從而運(yùn)動(dòng)員可以減少體能消耗，有助于提升速度。

來源丨張謙. 滑雪服曲線設(shè)計(jì)研究. 北京服裝學(xué)院.

就像圖中展示的那樣，緊身衣的曲線分割線從胯骨往大腿內(nèi)側(cè)傾斜，將該部位平行排列的大腿伸肌群（股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌、股直?。┚o緊地束在一起，使它們有效地捆綁成一個(gè)整體，這樣可以減少運(yùn)動(dòng)員不必要的肌肉振顫，同時(shí)還能優(yōu)化運(yùn)動(dòng)員流線型，減少阻力。

圖片來源：張謙. 滑雪服曲線設(shè)計(jì)研究. 北京服裝學(xué)院.

可能看到這，小伙伴們就不禁思考，壓迫感十足的衣服不會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員的發(fā)揮嗎？那運(yùn)動(dòng)員想動(dòng)一動(dòng)是不是要比之前更費(fèi)力呢？科學(xué)們也在思考這個(gè)問題，針對(duì)這種情況，他們對(duì)運(yùn)動(dòng)員在下肢緊身壓迫條件下，測(cè)量其三種肌肉收縮模式（等長、等動(dòng)、等速）以及落地反跳動(dòng)作的力量輸出和肌肉激活參數(shù)，結(jié)果顯示，緊身衣不僅沒有影響運(yùn)動(dòng)員的肌肉力量、爆發(fā)力和縱跳高度等，反而在維持相似的力量輸出下降低肌電活動(dòng)。換句話說，緊身服不僅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作沒有影響，還可以減緩長時(shí)間運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的疲勞。

· 優(yōu)化運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作

在對(duì)緊身衣進(jìn)一步的調(diào)查中，研究者發(fā)現(xiàn)緊身衣還可以優(yōu)化運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作。結(jié)果顯示，穿著壓縮褲時(shí)，垂直地面反作用力可以減小9%，壓力中心移動(dòng)速度降低14%且壓力中心位置更靠近內(nèi)測(cè)腳掌。這是動(dòng)態(tài)平衡能力提升的表現(xiàn)，從優(yōu)化運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作來提升速度。

2 護(hù)

冬奧會(huì)的項(xiàng)目大多具有沖撞性。像速度滑冰，冰刀要比普通冰刀長。稍不留神運(yùn)動(dòng)員就會(huì)受傷。高山滑雪項(xiàng)目也充滿了各種危險(xiǎn)。因此，對(duì)沖撞性項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)服，要特別注意“護(hù)”。

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短道速滑采用的比賽服整體使用高彈性切割面料，大家想象一下，我們用刀切割紙張和切割泡泡糖是不是兩種結(jié)果？彈性越高，越不容易被劃爛。

在高山滑雪項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員被要求穿過旗門，這樣就會(huì)不可避免地產(chǎn)生一些沖撞，很多運(yùn)動(dòng)員的四肢經(jīng)常被旗門的軟桿抽打出現(xiàn)淤青。在最新研發(fā)的高山滑雪訓(xùn)練防護(hù)服里，就采用新型柱狀排列式抗沖擊結(jié)構(gòu)和新型吸能緩震材料。這種材料的面料可以有效減緩沖擊，緩解運(yùn)動(dòng)員穿越旗門時(shí)受到的抽打。

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3 暖

因?yàn)槭窃诒┥媳荣?，我們不得不考慮運(yùn)動(dòng)員保暖的問題?？蒲腥藛T思來想去，尋找到了兩種方法。一是從衣服面料下手，提升纖維的保暖率；二是利用主動(dòng)加熱技術(shù)，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，所以運(yùn)動(dòng)員衣服里裝電池可真不是一句玩笑話。在賽前、賽后和日常，我們的科研人員研發(fā)了“堡壘”綜合保暖系統(tǒng)，給運(yùn)動(dòng)員的衣服上裝上電池。

科學(xué)家們?cè)谶\(yùn)動(dòng)員衣服里塞電池

來源 | 央視頻

但是，對(duì)于競速類項(xiàng)目來說，暖是科研人員放在最后考慮的問題。而且有的項(xiàng)目，如高山滑雪，它是要求衣服面料必須達(dá)到一定透氣性才被允許穿上場。因?yàn)閷?duì)于比賽來講，運(yùn)動(dòng)員在上場之前已經(jīng)熱好身了，在賽場上他們只需要不受傷害，一直往前沖沖沖。比賽過程一般進(jìn)行的較快，寒冷對(duì)運(yùn)動(dòng)員來講影響并不大。所以當(dāng)“快”和“護(hù)”與“熱”有沖突時(shí)，科研人員會(huì)優(yōu)先考慮“快”和“護(hù)”。

4 美

對(duì)于冬奧會(huì)運(yùn)動(dòng)員的服裝，大家第一反應(yīng)可能是：衣服設(shè)計(jì)的漂亮不加分，衣服就是給觀眾看的。其實(shí)不是，在比賽中，賽服的美觀有時(shí)也會(huì)給運(yùn)動(dòng)員加分。例如在自由式空中滑雪技巧中，運(yùn)動(dòng)員在騰空時(shí)，衣服的美觀會(huì)影響評(píng)委的打分。特別是衣服的色彩、圖案都有可能影響著比賽成績。

滑雪項(xiàng)目服裝色彩模擬

來源 | 央視頻

當(dāng)然也有人表示，不想再看到番茄炒蛋經(jīng)典配色了。我們都希望2022年冬奧會(huì)上的服裝可以是美麗、新穎、新潮的。

對(duì)此，設(shè)計(jì)師劉延嶺表示：在服裝版型上，將會(huì)更加時(shí)尚化，往國潮方向看起；在設(shè)計(jì)上，將會(huì)更加現(xiàn)代化，也許會(huì)采用更加現(xiàn)代化和抽象化的圖形；而在顏色和搭配上，將會(huì)挑選更加靚麗的色彩，體現(xiàn)我們獨(dú)特的國韻。

來源丨網(wǎng)絡(luò)說到這里，大家是不是從新的角度對(duì)冬奧會(huì)緊身服有所了解？想不到一件衣服也能有這么多的“黑科技”。雖然這一件戰(zhàn)袍功能

強(qiáng)大，但不妨礙它平易近人，科研人員表示這件衣服可手洗也可機(jī)洗。

大家伙是不是很想擁有這么一件衣服了~等到冬奧會(huì)運(yùn)動(dòng)員穿著他們的“戰(zhàn)袍”上場時(shí)，大家也不要忘了給他們的衣服點(diǎn)贊，這背后可是科學(xué)家們的心血呢！

文中數(shù)據(jù)來源：楊宸灝, 楊洋, 胡齊,等. 緊身服裝在冬奧競速運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 中國體育科技, 2020, 56(1):7.

審核專家：周立亞

東華大學(xué)服裝學(xué)院副教授

來源：數(shù)字北京科學(xué)中心