目前世界各國發(fā)展的主要是PAN基碳纖維和瀝青基碳纖維。世界PAN基碳纖維生產(chǎn)廠商主要有日本Toray(東麗)、Toho(東邦)、Mitsubishi Rayon (三菱人造絲)、美國Hexcel(赫克塞爾)、Amoco(阿莫科)和Zoltek(卓爾泰克)等公司。瀝青基碳纖維主要生產(chǎn)廠商有日本Mitsubishi Chem(三菱化學(xué))、Kureha(吳羽)、Donac與美國Amoco公司。可見碳纖維的制造科技都掌握在美國與日本手中，這也是其昂貴的原因之一。PAN基碳纖維是當(dāng)今世界碳纖維發(fā)展的主流，占世界碳纖維市場的90%以上。
起初碳纖維主要用于軍工和航天，經(jīng)過40余年的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域正在向工業(yè)領(lǐng)域和普通民用領(lǐng)域擴(kuò)大。在科技迅速發(fā)展下，碳纖維也用于基礎(chǔ)設(shè)施的修復(fù)、更新和加固，新能源開發(fā)以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的螺旋槳和風(fēng)葉制作；汽車的剎車系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動軸、車身等制造；電子領(lǐng)域的應(yīng)用主要有通信、廣播、地球觀測、空間探測以及各種飛行器的高精度天線。
文體用品方面，目前碳纖維材料已從釣魚竿和高爾夫球桿推廣到網(wǎng)球拍、羽毛球拍、冰雪運(yùn)動器材、水上運(yùn)動器材等方面，其中高爾夫球桿、網(wǎng)球拍和釣魚竿是體育用品用碳纖維復(fù)合材料的三大支柱產(chǎn)品，約占該類產(chǎn)品的80%。
為了延長專業(yè)跑鞋的最佳使用壽命，跑鞋縱向抗彎剛度是鞋具設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一。
縱向抗彎剛度的調(diào)整與跖趾關(guān)節(jié)運(yùn)動功能高度相關(guān)，與耐力運(yùn)動表現(xiàn)聯(lián)系緊密，同時(shí)也被證實(shí)與高強(qiáng)度運(yùn)動如沖刺跑、變向跑等運(yùn)動表現(xiàn)有密切聯(lián)系；簡單來說，其能幫助提高跑步成績。
研究發(fā)現(xiàn)，在長跑和沖刺跑支撐末期，跖趾關(guān)節(jié)主要做負(fù)功，吸收能量，做負(fù)功與正功的比例可達(dá)到70:1，這主要是因?yàn)轷胖宏P(guān)節(jié)在支撐末期的背屈程度過大。簡單來說，通過提高跑鞋縱向抗彎剛度，降低跖趾關(guān)節(jié)在蹬伸階段的背屈活動度有利于降低跑步跖趾關(guān)節(jié)處的能量損耗，從而達(dá)到提升運(yùn)動表現(xiàn)的目的。
更有研究表明85%的短跑運(yùn)動員穿著一定范圍內(nèi)的較高縱向抗彎剛度鞋具，其運(yùn)動表現(xiàn)均有一定程度的提升。并且提高跑鞋縱向抗彎剛度可以提高沖刺跑前10m加速階段的運(yùn)動表現(xiàn)，有效降低運(yùn)動員在跳躍和變向運(yùn)動中的氧氣消耗。跑鞋縱向抗彎剛度得調(diào)整能有效影響跑步生物力學(xué)參數(shù)，從而影響跑步運(yùn)動表現(xiàn)和跑步經(jīng)濟(jì)性。
還有研究發(fā)現(xiàn)，跑鞋縱向抗彎剛度的提升可使跑步支撐期地面反作用力在足底作用點(diǎn)的前移，使小腿后側(cè)肌群力臂的有效延長，從而提高踝關(guān)節(jié)蹬離階段的力量；簡單來說，其可以給到腳部一個(gè)推進(jìn)的助力，幫助跑步動作的啟動。
抗扭轉(zhuǎn)、強(qiáng)支撐。有研究表明，足弓結(jié)構(gòu)異常會增加人們運(yùn)動過程中的損傷風(fēng)險(xiǎn)，碳板能加強(qiáng)運(yùn)動鞋的中底底部，提升結(jié)構(gòu)剛性，保障足弓穩(wěn)定，提供抗扭保護(hù)。抗扭轉(zhuǎn)不止于保護(hù)性，另一方面，好的抗扭轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)能夠讓緩震系統(tǒng)的更好的發(fā)揮效用，從而達(dá)到一個(gè)既能讓足部有著舒適的體驗(yàn)，更重要的是能讓足部平衡，跑鞋更加穩(wěn)固，緩沖釋放的能量更加集中。
輕質(zhì)回彈。隨著跑鞋質(zhì)量的下降，運(yùn)動鞋重量每減小100 g，耗氧量會降低約 1%，鞋底材料輕質(zhì)能夠有效降低長跑氧耗量，提高跑步經(jīng)濟(jì)性。碳板跑鞋也能夠提供一定的回彈效果。碳板與跑鞋中底相配合，形成“三明治”狀的結(jié)構(gòu)，能夠更好地利用跑者力量，提升回彈推動能力，減少能量損失。
總的來說，碳纖維憑借著出色的剛性、抗扭、輕質(zhì)成功的與運(yùn)動鞋展開了密切的合作。從最早的籃球鞋開始，優(yōu)秀的抗旋轉(zhuǎn)能力保證運(yùn)動員的完美的發(fā)揮技術(shù)。近年來，碳板跑鞋進(jìn)入大眾生活。
注：文章節(jié)選自揚(yáng)子晚報(bào)《春已至、跑起來！跑步系列1——認(rèn)識碳板跑鞋》，作者 江蘇省體育科學(xué)研究所 楊文賢
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦復(fù)合材料網(wǎng)）：碳纖維為什么能應(yīng)用于跑鞋？
