Оптимальный дизайн спортивного инвентаря требует применения ряда дисциплин, от анатомии до материаловедения, для повышения производительности, чтобы сделать оборудование максимально удобным для пользователя и избежать травм. При разработке спортивного инвентаря необходимо учитывать различные характеристики материалов, включая прочность, пластичность , плотность, ударную вязкость и стоимость. Если нам нужен материал с максимально возможной жесткостью при минимально возможном весе, мы бы выбрали материалы с низкой плотностью и наивысшей удельной жесткостью.
Спандекс (или Lycra®) - эластичное искусственное волокно. Из него делают спортивную одежду, в том числе гидрокостюмы, как и из многих других материалов для создания удобной одежды, плотно прилегающей к телу, что помогает поддерживать в тонусе мышцы. Его структура имеет эластичное сечение, которое делает его мягким и эластичным, и жесткое сечение (содержащее замещенные бензольные кольца и функциональные группы из мочевины, –NHCONH–), что делает его более жестким, чем резина. Различные цепи могут образовывать водородные связи (C = O IIIIIIII H – N) друг с другом, которые выравнивают жесткие сегменты в разных цепях в волокнах. Спандекс легкий, но не повреждается солнечным светом, потом или моющими средствами – в этом его большое преимущество перед подобными технологиями.
Чтобы соответствовать требованиям спортивного инвентаря, выбираемые материалы часто состоят из смеси типов материалов, обычно металлов, керамики, полимеров и композиционных материалов. Композиционные материалы состоят из двух или более материалов с различными химическими и физическими свойствами, которые при объединении дают материал с характеристиками, отличными от характеристик отдельных компонентов. Например, композиты, армированные углеродным волокном, превосходят металлы в том, что придают мячу большую прочность. Чтобы уменьшить вибрацию при ударе, ручки ракетки сделаны из нескольких слоев, армированных углеродным волокном, обернутых вокруг мягкой внутренней сердцевины, которая часто представляет собой пенополиуретан или сотовую конструкцию.
На Паралимпийских играх некоторые спринтеры использовали протезы со ступнями из углеродного графита, прикрепленными болтами к гнездам из углеродного композита, которые обеспечивают правильный баланс жесткости и гибкости при значительно меньшем весе по сравнению с традиционными материалами, такими как дерево. Устройство действует как пружина, отталкивая спортсмена от земли более эффективно, чем если бы он бежал на двух человеческих ногах. На Зимних Паралимпийских играх 2018 года был разработан новый протез ноги, названный Ottobock ProCarve , с мощной пневматической пружиной и большим заполненным воздухом цилиндром в области голеностопного сустава, который действует как амортизатор и идеально подходит для тяжелых видов спорта, таких как сноуборд.
Этические последствия новых материалов
Итак, поразительные улучшения были достигнуты в тех видах спорта, где оборудование имеет решающее значение. Однако использование современных материалов в спортивном снаряжении вызывает некоторые этические вопросы. Мы можем явно улучшить спортивные результаты, разрешив использование передовых материалов, но где должна быть проведена граница или не должно быть никаких ограничений? Можем ли мы гарантировать, что соревнуются спортсмены, а не современные материалы? Кроме того, должны ли мы позволить соревнованиям на высшем уровне быть доступными только избранным из-за высокой стоимости современного оборудования?