冰雪运动雪上摩擦学与雪蜡研究现状


         冬奥冰雪运动摩擦阻力影响运动健儿成绩,减少滑雪板与雪面之间摩擦阻力,有助于提升滑雪时的行进速 度,提高运动员成绩排名。研究冰雪表面摩擦学,有助于认识冰雪表面水润滑机理,为设计高性能滑雪板和雪蜡材 料提供相关的研究基础。;因此,本文作者从冰雪表面摩擦学开始,简要介绍冰雪表面水润滑机理及影响冰雪表面摩 擦学性能的影响因素,如环境参数(运动环境的温度/湿度)、雪基参数(雪面硬度、密度,雪面温度/湿度、冰晶大小、雪 面污染物)、滑雪板基底参数及雪蜡的使用等;着重介绍了滑雪运动必备的材料-滑雪板减阻蜡的作用和分类,含氟 雪蜡对人员环境的危害,雪蜡的选择与打蜡方式对雪板减阻性能的影响以及国内外现有的冰雪摩擦测试装置。最 后,对我国现有冰雪摩擦学基础研究,冰雪运动摩擦学及雪蜡材料的应用开发研究提出了几点建议和期望。


        2022年北京-张家口冬季奥运会、冬季残奥会开幕在即,各类运动员加紧训练备战。 在雪上竞速项目 中,制约运动员取得优异比赛成绩的因素除了运动员 自身体能素质与竞技技巧外,运动中的行进阻力是影 响运动员成绩的最主要因素。 滑行时的阻力主要来源 于空气阻力(70%~80%)和雪板与雪地之间的摩擦阻 力(20%~30%)两方面 。 空气阻力可以通过穿着竞速 服装和佩戴空气动力学头盔,以及通过空气动力学优 化后的身体姿态使其最小化 。 减小雪板与雪面之间 的摩擦阻力则主要通过滑雪板基材机械处理和对滑 雪板进行打蜡处理实现 。 在雪板上涂上1层薄薄的雪 蜡可以减少雪板与雪面之间的摩擦,也可以保护雪板 表面免受磨损和氧化。 


        对于顶尖比赛而言,尽可能低的摩擦阻力是提升 运动员成绩的重要手段。 BreitschŠdel等的研究表明, 滑雪板与雪面之间的摩擦系数每减少0。001,相当于节 约大约1 s/km的运行时间。 影响滑雪板与雪面之间摩 擦系数的因素众多,包括滑雪板的参数(滑雪板材料、 雪蜡、滑雪板粗糙度、滑雪板长度以及滑雪板的振 动)、雪面的性质(雪面温度、硬度、含水量和晶型等)、 运动时的天气情况(湿度、温度和风速等)、滑行速度和 接触面积等 。 本文作者从雪上摩擦学的水润滑机理 开始,简要介绍了冰雪表面摩擦学,讨论了影响雪上 摩擦的影响因素,然后介绍了滑雪板减阻蜡作用、种 类及其国内外研究人员关于滑雪板减阻蜡最新研究 进展。 最后,对我国雪上摩擦学特别是涉及冰雪运动 相关的冰雪摩擦学及滑雪板减阻蜡等相关方面研究 工作提出了一些思考和建议。 


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