现代运动鞋科技创新研究综述

现代运动鞋科技创新研

究综述

文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

现代运动鞋科技创新研究综述

朱菡笑，李建设，陆毅琛，顾耀东

（鄞州职业教育中心学校体育组；宁波大学体育学院）

摘要:以运动时人体足部各环节与运动鞋设计、材质、使用性能之间的关系为研究对象。对制鞋材料、防震体系等进行材料学、生物力学、生理解剖学等多方面的分析和研究。旨在指导设计适合各种运动需要的运动鞋，使运动鞋的使用更科学、安全、可靠。

关键词:运动鞋；防震体系；弹性；能量回归；透气

A Summarize Research of the Science and Technology Innovation in the Sports

Shoes

ZHU Hanxiao,LI Jianshe,LU Yichen,GU Yaodong

Abstract :The research studies the relationship between the taches of foot and the design,the material,the capability of the shoes for sports in order to help the athletes making perfect performance with foot. The material, the shockproof system and other innovative designs for sports shoes are analysed and studied in the fields of Sports Biomechanics and Functional anatomy,etc. The aim of this research is to use science and technology guiding the design for sports shoes which are required for all kinds of movements..

Key words : Sports shoes; Shockproof system; Springiness ; regression of energy; Breathe freely

1.前言：

随着社会经济和科技的发展，运动鞋的内涵已不断扩大。运动不仅在竞技场上如火如荼的演绎，更是渗入大众的业余休闲生活中。现代科技作用于体育装备，可以促使运动效果更为显着，运动水平更为优秀。因此，作为最基础的运动装备——运动鞋已实实在在地渗透到每一项体育运动中。广义上的运动鞋（包括专业运动鞋和普通运动鞋）在一些体育和经济发达国家的鞋类消费总量中已占1/3。现代运动鞋已不只是满足耐用舒适的功用，而是从不同运动中寻找运动特点、最佳防震性能和最佳稳定性。其中运动鞋的防震体系又成为众多要素中的焦点问题。

2. 运动防震鞋的种类及生物力学分析

2.1 材料的力学特性

制鞋材料的力学特性包括弹性、质量和强度等。特别是鞋底的前脚掌部分材料和防震体系材料的弹性对跑、跳等活动将产生很大的影响。在蹬地时相，材料受到冲击载荷的作用，将被压缩。落地缓冲时相，材料又受到冲击而再次压缩。其力学意义有两个方面：（1）由于鞋底为地面与人体之间的中间体，因而对人体而言，由于鞋底的弹性，地面对人体的冲击力将得到有效的缓冲。可使下肢肌群退让性工作适当减少，以利于后蹬阶段肌群的克制性工作。（2）从能量转换的角度分析，由于弹性，可储存部分弹性势能，实现能量的二次利用，增加后蹬时的后蹬力。

鞋的质量大小亦对运动能力产生影响，鞋是人体的附加物，鞋的质量越大，在运动过程中消耗的能量累积也越大，在保证足部运动安全保护的前提下，适当减小鞋重是非常有效的。耐克公司为百米女飞人琼斯特别设计的无后跟跑鞋就应证了这一点。

2.2鞋足系统的整和性

鞋足系统的整和性主要指鞋的内部结构、形状与人体足部结构与形状的匹配问题。特别是运动时足部的变形特点以及蹬离和落地方式不同，从而对鞋内不同部分的作用力有显着的运动项目特征和人体个性特征。另外，为了使运动时蹬伸更有力，落地缓冲时足部受

压更小，鞋子防震体系设计往往越来越复杂，但这就容易增加增加鞋底的高度，使得鞋足之间的稳定性下降从而使足部受到运动创伤。最后，在运动时鞋内部的温度也影响运动员的舒适感，因为运动时足部释放大量的热和汗，一般性运动时，足每小时产生15毫升左右的汗水，剧烈运动时，足每小时产生30毫升左右的汗水。如果制鞋材料的透气性不佳，热和汗将无法及时散开而造成水泡、脚藓等疾病。鞋足系统如果在以上提及的任何一处不协调，都将影响运动鞋的舒适感，进而对运动动作结构产生不利影响从而影响成绩。此外就是能量回归，运动中当脚落地冲击地面时，鞋通过受压变形而吸收能量，当人举步离地时鞋又能将能量回输给穿鞋人，此称为“能量回输”，这种能量回输能强化动作，使跑步更快，跳跃更高，人更省力。根据这一理论，要求鞋底具有双重特性——减震和回弹。

2.3 运动防震鞋的种类及力学分析

2.3.1美国最大牌运动品——耐克（NIKE）

AIRMAX气垫防震系统是以高压方式将一种特殊气体灌入一个坚韧合成的橡胶层内，气垫中的气体不会因外来冲击力而流失，气垫内不同压力的气室，提供不同MAX AIR，针对不同运动的需要。ZOOMAIR气垫防震系统是气室内放置弹性功能佳的尼龙立体织物，没有任何接缝，表面光滑。能使脚更贴近地面，以降低重心增加稳定性。超薄外型减少使用中底材料，且使用PHYLON为中底，比使用PU中底轻。气垫表面无接缝，比其他多50%容量，减少空间以换取更大避震效果。TUBULARAIR气垫防震系统是以八脚章鱼般的管状气室设计使气室互相流通，使脚下作用力更为顺畅，增加落地时的稳定度。SHOX防震是在鞋跟部位装了数个COLUMNS（回力柱），这些回力柱采用的特殊高弹性发泡材料与一级方程式赛车的悬挂系统的概念如出一辙，而且质地轻盈、吸收地面传来的冲击力，受压初期迅速压缩以缓和足部动作，然后迅速恢复到原来高度的过程中再释放出动力，保护腿部各关节并同时降低脑部受到震荡的危害。