冬奧運動員的「戰袍」中有哪些高科技

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

關於運動員的比賽服，有什麼小秘密我們不知道呢？它又是怎樣為我們奧運健兒助力的呢？

其實，運動員的比賽服不僅要好看，還需要具備一定的功能，除了要滿足吸溼排汗、保暖等舒適性方面的基本需求外，還要考慮運動特點，兼備提升運動表現等多重功能。一件好的“戰袍”，還能為運動員取得好成績提供有效的輔助。

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2022年冬奧會上運動員的“戰袍”可謂是集結了科學家們的心血，一件“戰袍”運用了許多高科技。富含科技力量的比賽服也早已運用到眾多比賽專案中了，如速度滑冰、短道速滑、高山滑雪、雪車等。

根據比賽專案運動的特點及著裝需求，作為包裹運動員身體面積最大的競賽裝備，比賽服也各有其特點。比如，冬奧會競速類的專案，運動員對比賽服的要求主要是四大類：快、護、暖、美，那科學家們是怎麼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

• 緊身服的減阻功能

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冬奧會競速類的專案，為了最大限度地提高運功員的速度，這些運動員大都是穿緊身運動服。而運動員對緊身衣的主要要求就是減阻。單個運動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。空氣動力學中，一般用阻力系數來判斷布料的減阻效能，阻力系數越大，受到的阻力越大，減阻效果越不好。而阻力系數又與布料的氣動阻力成正比。這樣看來，布料的氣動阻力越小，阻力系數越小，運動受到的阻力也越小，那這塊布料的減阻效果也越好。

氣動阻力 =1/2阻力系數×氣體密度×迎風面積投影×氣流速度

科學家們透過開展面料空氣摩擦阻力研究、風洞試驗等，模擬各比賽專案的場景和風速、運動員的比賽姿態，對不同材質的服裝面料進行探究，從它的空氣摩擦阻力、氣動阻力系數等指標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，面料採用類似高爾夫球上的蜂窩結構的粗糙紋理，可以減少尾流的湍流現象，從而達到減阻效果。打個比方，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，一是因為高爾夫球的質量比乒乓球大，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，你會發現乒乓球不是直著飛出去的，如果你想要它直著飛出去，就要使勁投擲。因為乒乓球表面光滑，它在空氣中運動時會產生尾流湍流現象，所以受到空氣阻力較大。而高爾夫球表面凹凸不平，可以避免在空氣中運動時出現尾流的湍流現象，所以受到的空氣阻力也較小。

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一定規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的風速之間，阻力系數驟減。所以這跟我們的常識中的面料越光滑，阻力越小的認知相反。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的方式流過，以較好的方式引導風的流動，有助於降低壓差阻力。

此外，科學家發現裁剪、拼接也是減少阻力的關鍵。面料接縫方向與氣流方向一致或遠離迎風位置可以減少拼接處褶皺，從而降低阻力。

• 緊身服對能量代謝、肌肉的影響

其實，一件好的緊身服裝可以減少運動中的軟組織振動，在運動員做一些轉向、跳躍等高速、高衝擊力的動作時，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，從而減少運動員的軟組織或肌肉損傷。同時，適當併合理分佈的服裝壓力，有利於減少不必要的肌肉振動，從而運動員可以減少體能消耗，有助於提升速度。

來源丨張謙. 滑雪服曲線設計研究. 北京服裝學院.

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側傾斜，將該部位平行排列的大腿伸肌群（股外側肌、股內側肌、股直肌）緊緊地束在一起，使它們有效地捆綁成一個整體，這樣可以減少運動員不必要的肌肉振顫，同時還能最佳化運動員流線型，減少阻力。

圖片來源：張謙. 滑雪服曲線設計研究. 北京服裝學院.

可能看到這，小夥伴們就不禁思考，壓迫感十足的衣服不會影響運動員的發揮嗎？那運動員想動一動是不是要比之前更費力呢？科學們也在思考這個問題，針對這種情況，他們對運動員在下肢緊身壓迫條件下，測量其三種肌肉收縮模式（等長、等動、等速）以及落地反跳動作的力量輸出和肌肉啟用引數，結果顯示，緊身衣不僅沒有影響運動員的肌肉力量、爆發力和縱跳高度等，反而在維持相似的力量輸出下降低肌電活動。換句話說，緊身服不僅對運動員的動作沒有影響，還可以減緩長時間運動產生的疲勞。

• 最佳化運動員技術動作

在對緊身衣進一步的調查中，研究者發現緊身衣還可以最佳化運動員的技術動作。結果顯示，穿著壓縮褲時，垂直地面反作用力可以減小9%，壓力中心移動速度降低14%且壓力中心位置更靠近內測腳掌。這是動態平衡能力提升的表現，從最佳化運動員技術動作來提升速度。

2

護

冬奧會的專案大多具有衝撞性。像速度滑冰，冰刀要比普通冰刀長。稍不留神運動員就會受傷。高山滑雪專案也充滿了各種危險。因此，對沖撞性專案的運動服，要特別注意“護”。

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短道速滑採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果？彈性越高，越不容易被劃爛。

在高山滑雪專案中，運動員被要求穿過旗門，這樣就會不可避免地產生一些衝撞，很多運動員的四肢經常被旗門的軟杆抽打出現淤青。在最新研發的高山滑雪訓練防護服裡，就採用新型柱狀排列式抗衝擊結構和新型吸能緩震材料。這種材料的面料可以有效減緩衝擊，緩解運動員穿越旗門時受到的抽打。

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3

暖

因為是在冰雪上比賽，我們不得不考慮運動員保暖的問題。科研人員思來想去，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；二是利用主動加熱技術，將電能轉化為熱能，所以運動員衣服裡裝電池可真不是一句玩笑話。在賽前、賽後和日常，我們的科研人員研發了“堡壘”綜合保暖系統，給運動員的衣服上裝上電池。

科學家們在運動員衣服裡塞電池

來源 | 央影片

但是，對於競速類專案來說，暖是科研人員放在最後考慮的問題。而且有的專案，如高山滑雪，它是要求衣服面料必須達到一定透氣性才被允許穿上場。因為對於比賽來講，運動員在上場之前已經熱好身了，在賽場上他們只需要不受傷害，一直往前沖沖衝。比賽過程一般進行的較快，寒冷對運動員來講影響並不大。所以當“快”和“護”與“熱”有衝突時，科研人員會優先考慮“快”和“護”。

4

美

對於冬奧會運動員的服裝，大家第一反應可能是：衣服設計的漂亮不加分，衣服就是給觀眾看的。其實不是，在比賽中，賽服的美觀有時也會給運動員加分。例如在自由式空中滑雪技巧中，運動員在騰空時，衣服的美觀會影響評委的打分。特別是衣服的色彩、圖案都有可能影響著比賽成績。

滑雪專案服裝色彩模擬

來源 | 央影片

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

對此，設計師劉延嶺表示：在服裝版型上，將會更加時尚化，往國潮方向看齊；在設計上，將會更加現代化，也許會採用更加現代化和抽象化的圖形；而在顏色和搭配上，將會挑選更加靚麗的色彩，體現我們獨特的國韻。

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說到這裡，大家是不是從新的角度對冬奧會緊身服有所瞭解？想不到一件衣服也能有這麼多的“黑科技”。雖然這一件戰袍功能強大，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洗。

大傢伙是不是很想擁有這麼一件衣服了~等到冬奧會運動員穿著他們的“戰袍”上場時，大家也不要忘了給他們的衣服點贊，這背後可是科學家們的心血呢！

文中資料來源：楊宸灝, 楊洋, 胡齊,等. 緊身服裝在冬奧競速運動專案中的研究與應用現狀[J]. 中國體育科技, 2020, 56(1):7.

稽核專家：周立亞

東華大學服裝學院副教授

不代表中科院物理所立場

編輯：fiufiu