科技冬奥 | 打造替代洋品牌的高端碳纤维滑冰鞋

编者按

　　5G移动互联、云计算、大数据、卫星导航、人工智能技术……层出不穷的智能时代将会给我们的生活带来哪些改变？

　　如果说2008年科技奥运，重在向世界展示中国的科技创新成果，那么，而今的“科技冬奥”已不再局限于新技术的展示，而将开启惠及中国城市运行、产业发展和百姓生活的智能新时代。北京2022年冬奥会和冬残奥会的举办，已成为推动国家科技创新发展的强大引擎，助力中国在基础设施建设、绿色环保、智能服务、转播技术以及人工智能等多方面实现“弯道超车”，北京携手张家口共同举办冬奥会的历史机遇，也将助推河北经济发展驶入快车道。

　　河北工人报从即日起，将推出“科技冬奥”专栏，记录和讲述那些引领中国未来的“黑科技”和不为人知的科研幕后故事。

　　“鞋合适不合适只有试穿了才知道。在世界级高水平的体育竞技中，一双合脚的战靴可以起到事半功倍的作用，甚至决定了比赛的胜负。”7月29日，记者见到了河北经贸大学公共管理学院副教授张卫，作为该校杨金田教授团队中的重要成员，他正在反复核实新采集的运动员脚模数据，因为基础数据的准确性对运动冰鞋研发至关重要。

　　■组队研发高端滑冰鞋

　　据了解，河北经贸大学正在研究的省级科技冬奥专项项目，全称为“个体精准化碳纤维复合材料速滑冰鞋的研发与示范应用”。该项目旨在采用碳纤维高性能复合材料进行速滑冰鞋的研发，通过建立速滑运动员脚型、足底数据库，研发3D足底扫描和打印系统，实现速滑冰鞋的个性化定制和快速制造。

　　张卫直言记者，一双能承受高强度训练和比赛的专业运动冰鞋的使用寿命通常是三至四个月，并且还需要专属订制，近万元的售价也是每个运动员不得不面对的事实。就目前而言，高端冰鞋制造技术仍掌握在奥地利、荷兰、美国、加拿大等欧美发达国家手里，在冰雪运动这种小精尖领域，国内企业的生产技术还无法满足运动员对高端运动装备的需求。

　　参加世界大赛的中国运动员，基本上都是定制购买国外品牌装备的。为了改变这一现状，杨金田教授和他的科研团队自2020年6月开始投入到新一代国产冰鞋的研发中，该项目也被纳入了河北省科技冬奥专项支持。研发团队来自河北经贸大学、河北体育学院、河北师范大学、北京体育大学、上海体育学院和东莞理工学院等多所院校，成员涉及运动生物力学、计算机学等多学科专家。

　　经过一年多的科技攻关，他们的科研团队已经成功研制出第一代碳纤维高性能复合材料速滑冰鞋，实现了强度高、耐腐蚀、变形小以及轻量化等特点，有效提升了滑冰鞋性能并实现轻量化制造。目前第二代冰鞋也即将投入到专业运动员穿着验证中，一套涵盖了产学研的工业体系正在逐步成型。

　　记者在张卫的办公室内看到了他们研发出第一代冰鞋样品，其涵盖了短道速滑和大道长距离使用的两款产品。贯穿足底经过国家标准实验室的冲压碰撞评测，他们的碳纤维冰鞋与国外主流品牌相比，实现了冰鞋自重降低了3%~4%，剥离强度提升了7%，抗压指标也远超国外品牌。

　　■产业化目标指日可待

　　经过对第一代产品的试穿测试，专业运动员反馈冰鞋轻量化感明显，脚底支撑强度不输国外高端产品，只是舒适性方面还不尽完善。杨金田团队结合反馈，带领团队对脚模数据重新调整，近期第二代碳纤维滑冰鞋将跟随运动员到黑龙江集训测试。

　　张卫向记者透露，他们正在融合3D打印技术，运用计算机建模数据体系融合生物力学压力传感技术等多种信息化手段，升级完善数字化建模系统。目前参与对接试产的企业是国内滑冰鞋领域的佼佼者，一旦产品建模配套体系定型，产品化生产指日可待。

　　谈及高端滑冰鞋研发中遇到最大的困难时，张卫坦言，脚模采集和数据修整是该行业中的软实力。国外企业都是通过传统制作石膏脚模，在辅以人工修正实现的，脚模师傅要具有很高的水准。科研团队启用了数字化建模，摆脱传统采集脚模耗时长、全凭经验的手工方式。

　　“采集脚型数据并使其精确化，是整个研发项目落地关键，这个看似简单的步骤，在实际中却要求极为细微。”杨金田告诉记者，高水平竞技中运动员的发力点是频繁变化的，穿着测试，需要不断修正建模数据，也成为必经的过程。

　　张卫透露，研发团队也在积极对冰刀轻量化设计提出了新的改进方法，他们将会根据滑冰鞋的设计定位，对冰刀发力进行针对性改进，确保实现舒适性与标准化的有机结合。就目前而言，他们研发的滑冰鞋多项指标已超越国外高端鞋的标准，实现了成本降至三四千元的目标。随着后续规模化生产的实现，使用成本将有望进一步降低。

　　记者了解到，杨金田团队下一步将加快滑冰鞋改进速度，力争早日实现产业化，为国内冰雪产业化发展助力。