运动鞋中气垫技术简解

 

运动鞋中气垫技术简解

 

气垫是由橡胶、塑料（PVC、PU等）或合成材料制成，内部充入空气、惰性气体或其它低密度物质的坚固的密闭气囊。具有不易破裂、弹性优异等良好的性能，主要是装在运动鞋或休闲鞋中起减震回弹的作用。
        
        气垫的发展
        
        运动鞋气垫的发展历史久远，可追溯到上个世纪初期。
        
        据记载，1908年英国短跑爱好者Reebok的创始人约瑟夫 ● 福斯特，首次将充气式跑鞋用在了在格莱斯丁举行的比赛中。气垫运动鞋不负众望，助福舒特在比赛中创造了三项世界纪录，功不可没地促进了世界奥林匹克运动会的发展。
        
        不过，当时的气垫运动鞋，还仅仅是将空气充入在鞋底设置的气腔中。气垫进化成一个运动鞋底的独立部件，还要归功于航天专家法兰克鲁迪。而把气垫在运动鞋中大规模应用，就是耐克公司的功劳了。
        
        世界著名的Nike公司于1979年推出了第一双采用NIKE-SOLE专利气垫的运动鞋，命名为顺风（TAIL WIND）跑鞋。此后，耐克公司便一直占据着气垫运动鞋的世界名牌霸主地位。
        
        气垫拥有无限的发展空间。根据运动鞋的功能需求，采用不同的气垫，可有从内藏到开窗外露的系列设计，可有从透明无色到多种颜色的系列设计，可有多种形状、适用于各个部位、有更多保护的设计等等。

        气垫的作用原理
        
        运动鞋气垫的原理类似于汽车轮胎、气垫船、体育海绵垫的作用原理 ：将封闭的气囊中充入气体，这样，气囊体积增大，质量变轻，浮力变好，具有了良好的弹性，可以用于运动缓冲及减震。
        
        气垫能够减轻重量，提供优异的弹性、绝佳的减震和能量回归功能，运动鞋便利用气垫的这些优点，能大大增加穿着的舒适性，并形成意想不到的造型多样化。这些功能在鞋子的设计上，尤其是运动鞋的开发设计上具有划时代的意义。
        
        气垫的使用从传统的底部减震慢慢的扩展到帮面部件合脚性和舒适性上来。美国麻省理工学院的罗纳多德蒙设计出一种通过测定穿用者活动情况而自动调节鞋垫弧度的智能鞋。这种鞋的鞋垫安装有一个使用电池的微型电脑，它可以通过压力传感器精确测出穿用者正在进行的活动，然后由鞋内的一个可以随意开关的气囊随时调整鞋垫的弧度，这个气囊中装有可在鞋底四周流动的液体，需要时气囊自动打开，让液体流动，从而调整鞋垫的弧度，气囊关闭后，液体凝固。

        穿用者如果坐着不动，阀门一直开着，让气囊中的液体流动从而垫高脚板 ；当慢速行走或停止不前时，气囊中的液体就会将鞋垫部分逐渐抬高，使脚更加舒适 ；当快步行走或者奔跑时，阀门会关闭，鞋底随之变硬，以减小脚部接触地面时的弹力。
        
        气垫鞋问题
        
        经调查研究，不正确穿用气垫运动鞋或选用劣质运动鞋会造成运动伤害。
        
        ◆ 运动伤害
        
        有关研究表明，气垫运动鞋也会造成运动伤害。澳大利亚研究人员的一项研究表明穿气垫运动鞋打篮球者脚踝容易受伤的可能性是其他篮球选手的四倍，其报告中指出这是英国运动医学杂志对10393名运动员进行跟踪研究后得出的结论，他们的分析是气垫容易造成足部的稳定不够，因而增加了运动员跑跳和急转时发生扭伤现象的可能性。使用气垫有踩在水床上的感觉，容易造成侧向稳定保护不足而导致运动伤害。
        
        陕西科技大皮革工程学院对穿用不同运动类型的气垫运动鞋进行了调查，结果表明：气垫鞋的舒适性与减震性是公认的，只是初穿者有一种不是踩在地面上的感觉，类似于踩在水床上的感觉，尤其是穿用劣质的气垫运动鞋，但是穿过一段时间以后，这种感觉就会消失。扭伤现象也在调查中得到了证实，主要出现在穿用劣质的气垫运动鞋和不注意不同类型的运动要穿用不同运动类型气垫运动鞋的运动者身上。
        
        从理论上说，气压太小的气垫减震效果不够，但是气压太大的气垫，冲击力不足以使之产生形变，因此也就不存在减震及弹性助力的发挥，并且气垫压力过大，冲击力吸收过度，反弹力与运动步频难以一致，因此更容易造成扭伤。由此得知，气垫运动鞋容易造成运动伤害不能只归因于气垫的使用，而是要结合多方面的因素进行合理的评判，对于气垫本身的设计不合理因素在以后的研究以及检测中可以改进，但是对于合理的穿用合适的气垫运动鞋就需要掌握一些运动着装的常识。
        
        ◆ 质量问题
        
        带气垫的鞋底都属于组合底（由两种或两种以上不同性能的材料组合而成的鞋底）的一种，这种底的生产工艺与延压底、模压底等一次成型的外底不同，它存在着胶粘剂的性能与各种不同材料，不同使用部位的部件之间的粘合强度的问题，带气垫的大底经常出现的质量问题有以下几种：
        
        （1）粘合强度不够，最外层橡胶部分与气垫之间出现开胶现象；
        （2）粘合中压力过大，气垫在粘合后出现变形现象，影响气垫本身的减震性能和回弹性能以及使用寿命；
        （3）粘合时内外踝颠倒，影响鞋底的舒适性与受压分散合理性，影响减震性能；
        （4）气垫类型使用不合理，例如篮球鞋等需要用较厚的、减震和回弹性能优异的气垫却用了网球鞋等较薄的、回弹性能和减震性能较小的气垫，结果影响穿用者的运动安全及运动效果。
        
        解决方案
        
        在技术上，应进一步加强对气垫与运动力学之间的研究，另外选用合适的气垫运动鞋也成为重要，穿着者在选鞋之前首先看自己的运动项目。
        
        ◆ 合理选择气垫鞋
        
        慢跑、篮球、网球、有氧运动等都有专门的气垫运动鞋，这些运动鞋根据不同的受力使用不同类型的气垫设计，使用者可根据自己脚型选取不同的运动鞋。脚底弧度大的人，选择气垫减震性能强的鞋，脚底平的人选取气垫少、支撑力强的鞋。
        
        ◆ 加强对运动鞋气垫的研究
        
        探索气垫与运动规律之间的相互关系。根据不同运动类型设计不同的结构性能的气垫。
        
        跑步鞋：跑步时双脚基本上是直线式运动，而且脚掌落地时承受的压力为三到四倍数的体重。经分析可知，主要解决的是脚尖着地时所需的稳定、弹性的问题。根据以上特点，在底部装置的气垫重点是装在脚掌部位，并有吸收冲击的效果。
        
        篮球鞋：着重加强脚掌前部，靠近脚尖部分的弹性设计，有助于增加急停急转的控制性，以及弹跳时的弹性。需要用较厚的、减震好，回弹性优的气垫，但同时鞋底又不能太厚，这样才能降低重心，以保证脚踝在左右移动时不致扭伤。
        
        网球鞋：进行网球运动时，快速起动、曲弓弯背、踮足转体、凌空腾跃……多种变化的网球技术要领，决定了网球鞋的设计理念和制造要素。网球鞋需要使用较薄的、回弹性能和减震性能较小的气垫，在鞋面、鞋舌部位使用适当的气垫，固定住脚部，避免伤害。
        
        高尔夫球鞋：运动时，双脚必须快速移动，侧转需用力，而且达到很好的支撑度。在底部外踝一侧加气垫，以便在旋转脚步时，为侧转提供支撑力。同时气垫不能太厚，避免与地面接触失真。
        
        走路鞋（散步鞋）：为了使长时间的走路不导致脚部难受，走路鞋着重注意加强柔软性尤其是脚尖处、脚掌后部，尤其是脚跟后侧部分，加入气垫来支撑脚尖，提高后跟部位的柔软度，减少长期走路的不舒适感觉。
        
        有氧运动鞋：同样适合韵律舞蹈、拉拉队等鞋子。该类型运动，脚部容易扭伤，着重在鞋底、踝骨处利用气垫增加避震性和柔软性，保护脚部。
        
        ◆ 建立气垫性能标准化测试
        
        作为减震方面的一个功不可没的部件，气垫应该同运动鞋的质量控制检验一样有一个可以依据的行业标准，这个标准对于气垫的使用是一个十分重要的杠杆，有助于气垫更好地、更规范地发挥其在运动鞋的设计中的价值，所以在气垫与底组合之前应该进行一次检测，参考了大底的性能检测方法和标准，建议将气垫的弹性、内部压力、抗破裂强度、抗变形能力与回复能力等项目进行检测。