冬季運動項目服裝的專業功能體現

文 / 倪維廣，李美花，魏書濤

作者單位：1.吉林大學體育學院，長春；2.三六一度(中國)有限公司

冬季運動項目通常分為冰上運動和滑雪運動兩大類。在我國社會經濟與社會文明的高速發展階段，冬季運動逐漸進入大眾的視野，無論是競技觀賞，還是群眾自身的參與熱度都在不斷提升。2022年北京冬奧會的成功申辦，更使冬季冰雪運動成為萬人矚目的焦點,國家也在多項政策中提出要對冬季冰雪運動的繁榮發展加大資金投入與技術支持，其中中共中央辦公廳、國務院辦公廳《冰雪裝備器材產業發展行動計劃(2019-2022年)》中明確指出，我國要增加對冬季運動項目的各方面的投入，其中運動服裝及裝備的設計研發為重要研究內容之一。

我國冬季運動項目起步較晚，與其相關的制造業技術也較為落后[1]。雖然在專業服裝研發層面，我國處于蓬勃發展的上升期，但目前也面臨著諸多的挑戰。國外科研投入較早，基礎雄厚，使得大部分冰雪產業及市場被國外品牌所壟斷[2]。這就要求我們應該盡快把專業競賽服裝列為冬季運動項目產業中的重點研發環節，將高科技冰雪運動服裝為競技服務的同時推向大眾，加速我國冬季運動目產業鏈的發展，促進運動服裝市場的繁榮，推進冰雪文化的流行，提升國民參與冰雪運動的熱情，并大幅提升全民整體運動水平，使中國真正地從運動大國逐漸轉變成運動強國[3，4]。

1 冬季運動服裝的發展歷史

現代的冬季運動主要起源于歐美國家，最初主要被應用為冬季的休閑娛樂活動，其服裝裝備的演變也主要以歐美國家的發展為主線[5]。20世紀初期，比起時尚，服裝的保暖功能更被運動員所看重[6]。伴隨競技水平的提高和科技研發的進步，自1924年第一屆冬奧會，競賽服裝的功能逐漸受到重視。緊身滑雪服從此開始出現，花樣滑冰也把裙子的長度縮短到了膝部，這一改變大大促進了女子花樣滑冰技術的進步[7]。到1936年，冬奧會上出現了更適合于花樣滑冰訓練和比賽的高彈力柔軟性面料[8]。伴隨競技水平的進一步提高，1950年前后，許多發達國家開始將高性能運動服裝的研發提到日程上來。70年代，新型的萊卡彈性面料推動了滑雪服的生產和制造，成套的滑雪服開始被大規模普及[9]。80年代開始，服裝材料科技的發展和人們對時尚審美的變化使得冰雪專項服裝在設計上有了更快的改變，滑雪服色彩更加豐富，裸色織物也逐漸在花樣滑冰項目中使用[10]。同時，研究者開始加大對彈力服裝的研究投入。隨著競技體育對成績的追求和對極限的挑戰，冬季專項運動服裝的科技含量日益提升[11]。2000年前后，美國耐克公司研制出了能夠降低運動員滑行中身體各部位之間的摩擦，并且提高啟動速度的迅捷速滑服[12]。到了21世紀，運動服的廓形更加簡潔，科技含量更高。為減少空氣阻力，韓國代表團在比賽服的雙手及雙腿處使用了蜂窩樣式的聚氨酯材料[13]。日本速度滑冰代表團的“三角內褲”在減少大腿襠部摩擦力的同時，還能削減5%的空氣阻力，在大腿處使用比普通纖維彈性強數十倍的橡膠材料，可最大程度地減少體力消耗[14]。

2 國內外主要研究機構現狀

2.1 國內冬季專項運動服裝研究機構

與歐洲在面料、舒適性、科技等方面遙遙領先，擁有世界上最先進的冬季運動服裝相比，我國對冬季運動裝備的投入和研究非常有限。而與火爆的世界市場相比，我國市場還屬于起步發展階段。在歐美日韓壟斷市場的背景下，我們技術相對落后，生產數量少，沒有完善的產品供應鏈，以至于依靠改進裝備來提高運動成績的設想存在著較大的挑戰。最近幾年，我國的冬季運動服裝產業呈現樂觀的上升趨勢，部分企業加大了對新科技冰雪運動服裝的研發。某些品牌冰雪運動服裝逐漸熱銷，其中部分產品的科技含量顯著提升，在世界范圍內的影響力也日益增大。表1為國內從事相關研究的部分機構[15，16,17,18]。

表1 國內從事相關研究的主要機構

2.2 國外冬季運動服裝研究機構

隨著科技水平的提高，人們已經可以利用各種高科技類服裝產品對運動員進行科學有效的輔助訓練，以提升運動員競技表現。20世紀80年代以來，代表性的研究成果有：杜邦(美國)研制的萊卡纖維運動服裝面料，荷蘭AKZO公司和美國的寶麗泰公司的多功能防水透濕織物，日本運動衣公司Descente制成的SolarA防寒服，美國Gentec公司開發的一種層壓織物等。其中SolarA防寒服采用了含有碳化錯粒子面料，而且可以根據濕度的變化來改變織物的空隙，大大提高了運動的實用性；美國Gentec公司的層壓織物，保證了運動過程中的單向透汗性，使穿著者身體清爽，保持干燥和舒適[19,20,21]。此外，加拿大滑鐵盧大學的兩名學生利用EMG技術開發了一款名為“Athos”的內置傳感器的高科技運動服，它能夠感應和追蹤到肌肉纖維內部的活動，并通過應用程序告訴用戶各個部分肌肉的運動狀態，為專業運動員的科學化訓練提供了很大的幫助[22]。表2為國外從事相關研究的部分機構。

表2 國外從事相關研究的主要機構

3 冬季項目服裝綜合設計

3.1 冬季項目服裝材料

冬季運動項目主要分為冰上和雪上項目。早在20世紀50年代，許多發達國家就已經將高性能運動服裝的研發提上日程。在服裝材料和集成技術方面，改進了面料纖維的強度、伸長、模量、彈性等性能，選擇合理的組織結構，使面料具有透濕防水、防風防雨、低阻力、保溫舒適、易恢復疲勞、抵御紫外線、抗摩擦性、抗拉伸性、抗菌、防臭等功能(圖2)。在此基礎上，對不同的運動項目，利用人體工程學原理進行分析，設計出既舒適又能提高運動成績，且兼具針對冰雪運動功能的高性能專項服裝。索契冬奧會上，加拿大和韓國隊使用的氨綸緊身衣和蜂窩樣式的聚氨酯材料，平昌冬奧會上美國隊使用了智能保暖的陶瓷材料和絕熱材料制造的訓練比賽服裝，均為運動員創造佳績提供了有力保障[22]。國內針對高性能面料的研究工作在不斷推進，也取得了一定成果，但和國外相比還有一定差距[23]。

圖1 現代冬季運動服裝發展簡圖

圖2 功能性冬季項目服裝材料

3.2 冬季運動服裝的結構

在“人-衣-環境”模型構建方面，有研究者利用現代計算機技術，發明了一種利用運動員身體三維掃描進行高性能滑雪跳傘服原型設計的方法(圖3，某款滑雪跳傘服的原型設計，其中a圖為結合運動員身體形態的服裝虛擬仿真，b圖為織物在運動人體模型上的動態仿真)[24]。也有研究者利用人體三維重心模型計算壓縮運動服裝的三維關 節扭矩計算模型，從而應用于競技泳裝、緊身長筒襪等壓縮運動服裝產生的關節力矩設計[25]。美國耐克公司和3M公司在2000年悉尼奧運會后聯合研制了由6種不同面料制成的迅捷速滑服，其大腿內側選用的微玻璃珠材料，能夠減少兩腿之間的摩擦。手套的指尖上的格瑞普特材料，能夠減小快速擺動時的摩擦阻力[12]。Under Armour研發團隊通過計算流體動態模型來分析圍繞著滑冰選手的氣流，并結合運動員關鍵身體部位，制造了一個加強玻璃纖維人體模型來模擬運動員不同的動作，繼而采用風洞測試方法來尋找最佳的材料。這些模型在一定程度上為運動服裝的局部設計提供了指導[26]。

圖3 滑雪跳傘服原型設計

3.3 冬季運動服裝的專業功能

服裝的專業運動功能主要指該服裝能提高人體運動效能并增加穿著舒適性。在運動能效的提升上，主要是從人體運動特征出發，通過研究服裝與運動效能之間的映射關系，利用適度服裝壓力使人體主要運動肌肉群處于最佳興奮狀態而實現的；同時，采用服裝一體制備及無縫復合等技術，優化服裝整體與環境之間作用關系，利用風洞測試等技術，降低運動過程中環境對運動的阻礙作用(如空氣阻力等)，從而達到提升競技水平的目的。服裝舒適性的優化主要是，綜合利用人體出汗圖譜分布、人體三維形態特征，基于多節點熱生理模型及可控條件下測試方法，通過改善人體與環境間的熱濕耦合交互作來實現的[26]。目前，我國國家速滑隊選手也在不斷的提高速滑服的專業科技配備水平，近幾年在世界杯、世界錦標賽和世界單項錦標賽中均取得了很好的成績。

3.4 緊身服裝在冬季項目中的應用

在速度競技運動中，穿著緊身運動裝可以減小服裝與空氣間的摩擦阻力。同時，其產生的束縛壓力對運動員的某些運動表現也有積極影響，如加速血液循環、減少乳酸堆積、改善技術動作的運動學表現、增加肌肉本體感覺和功能，減少軟組織振動和促進運動能力的發揮等[27,28]。從1982年的世界錦標賽中引起轟動的第一件“緊身衣”和“連體裝”開始，到2008年北京奧運會上的第四代鯊魚皮，運動緊身衣，包括緊身服、緊身短褲襪、緊身泳衣等在維持肌肉功能、減少運動損傷、提高運動能力方面逐漸成為運動服裝的研究熱點[29]。目前，在各級速度滑冰、短道速度滑冰、雪橇、越野滑雪和高山滑雪等項目的比賽中，運動員均穿著壓力型緊身服裝，甚至個別項目運動員會在寬松的服裝里面也穿著緊身服裝以達到保護身體和提高運動成績的目的。

圖4 人體舒適性及運動效能評價

4 冬季運動服裝產業的現狀

世界知名品服裝企業通常以重要體育賽事為切入點，推動運動服裝的科技研發制造和市場發展，使體育競技與商業發展相輔相成。可以說，比賽不僅是運動競技的過程，更是眾多運動裝備企業尋求商機的機遇。把高科技元素融入運動服飾，不但能夠直接造福運動員和體育愛好者，更能讓那些富于創新精神的運動品牌獲得更高的曝光度，造就一個又一個新的營銷亮點[30]。近幾年，由于國內冬奧會的申辦，相關產業紅利被不斷催化，冰雪運動首當其沖，引領戶外運動熱度顯著提升。對比美國1980年冬奧會極大地促進了冰雪運動的發展，2022年北京冬奧會有望顯著促進中國冰雪運動以及戶外行業的快速成長。

由于現代冬季運動主要起源于歐美國家，冰雪產業在這些國家發展得也比較好。中國現代冬季運動起步相對較晚，相應的冰雪運動產業鏈也不完善，在服裝種類、功能材料的研發、設計能力方面仍屬跟進狀態[32]。冬季運動服裝對材料、版型、生產技術等方面要求較高，目前國內大多材料和服裝還是主要依賴于進口。2016國家體育總局發布《冰雪運動發展規劃》，計劃至2025年，冰雪產業總規模達到10000億元，這給中國冬季運動服裝產業鏈的快速發展帶來了契機。

2010年，安踏與國家體育總局冬季運動管理中心達成戰略協議，與日本的Descente Global Retail Limited伊藤忠成立合資公司，從2016年2月23日起開始自主研發，正式推出屬于中國速度的競賽滑雪裝備。2018年安踏制定了更為完整的冰雪運動服裝戰略，完成了對所有冰雪運動項目的覆蓋。不同于定位高端冰雪人群的Descente品牌，安踏的冰雪戰略面向的是更廣闊的大眾市場，其相應的發展目標是把自身品牌打造成為國內大眾冰雪運動裝備的領導者[33]。國內其他品牌的并行發展，如李寧和361度公司的冰雪服裝產業，不僅提高了中國冰雪運動的比賽成績，也顯示了中國競技服裝的崛起和中國元素在引領大眾冰雪服裝的潮流變化[34]。

5 對冬季項目服裝產業的展望

冰雪運動項目具有競技環境氣候特殊、活動范圍廣、運動速度快、易損傷等特點。因此，對運動服裝裝備的專項適用性、運動輔助功能、穿著舒適性提出了更高的要求[35]。

在未來冰雪專項運動服裝研究中，研究者可從運動專項技術角度，利用運動生物力學、柔性傳感器等原理和方法研究彈性壓力服裝對運動體能分配、技術控制、人體肌力助力的影響；同時冰雪項目對運動員的有氧和無氧做工能力、姿態控制、平衡能力和心理調控都有很高的要求，研究者可利用運動學理論和方法分析彈性服裝在減輕肌肉酸痛、促進疲勞恢復、增加本體感覺、降低軟組織振動等方面的效果；可利用數據挖掘方法，針對人體形態指標及運動指標檢測系統采集的運動員安靜、訓練和比賽的形態、生理、心理及運動生物力學參數，結合冬季氣候特性，開展人-衣-環境關系匹配模型研究等[36,37,38]。

從服裝材料角度，研究者應重點關注高性能冬季專項運動服裝材料的關鍵制備技術。如研究消除空氣渦流的織物納微多級結構與風致減阻構效關系；針對冬季運動項目復雜氣候環境及競技特征，研究輕質、導濕、抑菌、保暖的織物制備及多維功能集成技術；研究基于高強高模量聚合物與超臨界物理發泡材料，減震泡棉體等的防刺切割、抗沖擊輕質柔性防護材料的制備技術；研究與多維功能性柔 性材料評價體系相結合的各冰雪專項服裝選型平臺的建立等[39,40,41]。

此外，科技體育商業化可以把競技體育與商業有機的結合在一起。在當今世界火熱的環保主題背景下，體育賽事裝備在環保方向的市場上始終有著源源不斷的新鮮動力和良好的發展前景，各服裝企業應重點關注環保與科技的融合，結合冬奧會的申辦、結合現實國情合理開拓創新，使商業良性發展同時也帶動中國體育事業的發展。目前來看，冰雪運動服裝會朝著性能功能化、功能多樣化、設計細節化、用途專業化以及服裝智能化的趨勢發展[42,43]。

6 結束語

冬季專項運動服裝產業的繁榮則是我國民族品牌走向世界強國的發展戰略之一，專項服裝的科技含量是我國舉辦科技冬奧會的基礎。利用高科技研發提升運動服裝的專業競技功能，是產業縱深引領的問題，而促進冰雪運動項目的群眾推廣則是產業的橫向推廣問題。專業運動服裝不僅起到提升競技水平的作用，還可以給觀眾帶來冰雪文化生活的享受，吸引更多的人投入到這些具有很高健身價值的運動中來，引導國家和社會的文化價值。