伍懿琪 倪維廣

摘 要：滑雪板是雪上運動的核心裝備，對于提高運動成績具有至關重要的作用。通過概述國內(nèi)外滑雪板的歷史演變和研究現(xiàn)狀，總結梳理數(shù)十年間滑雪板在結構、材料和功能等方面的工藝進展，簡要結合當前滑雪板市場的現(xiàn)狀，為未來滑雪板的研究提供方向參考。研究表明，滑雪運動雖起源于中國，但我國現(xiàn)代滑雪項目的發(fā)展相對滯后；當前“三明治”結構是滑雪板的主流結構，新型復合材料正取代傳統(tǒng)單一材質，優(yōu)質雪蠟的使用有助于提高滑雪板性能，國內(nèi)滑雪板市場主要被外國品牌占據(jù)。我國對滑雪板的自主研發(fā)及生物力學方面的研究較少，未來應依托國際合作和科技攻關扭轉不利狀況，通過發(fā)揮國產(chǎn)器材裝備的價格優(yōu)勢，更好地推動我國滑雪運動在后冬奧時代的發(fā)展。

關鍵詞：滑雪板；歷史演變；制作工藝；結構；材料

中圖分類號：G818.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1002-3488（2023）05-0034-05

An Overview of the Historical Evolution and Manufacturing Technology Development of Snowboards

WU Yiqi， NI Weiguang

（School of Physical Education， Changchun 130012， China）

Abstract： Snowboards are the core equipment of snow sports and play a crucial role in improving sports performance. By outlining the historical evolution and research status of snowboards at home and abroad， summarizing the technological progress of snowboards in terms of structure， material and function over the past decades， and briefly combining with the current status of the skiing market， providing a direction reference for the future research of snowboards. The study shows that although skiing originated in China， the development of modern skiing events in China is relatively lagging behind; The current "sandwich" structure is the mainstream structure of snowboards， and new composite materials are replacing traditional single materials. The use of high-quality snow wax can help improve the performance of snowboards， and the domestic snowboard market is mainly occupied by foreign brands. There is relatively little research on independent research and biomechanics of snowboards in China. In the future， it should rely on international cooperation and technological breakthroughs to reverse the unfavorable situation， and better promote the development of skiing in China in the post Winter Olympics era by leveraging the price advantage of domestic equipment.

Key words： snowboards; historical evolution; manufacturing technology; structure; material

1 引言

滑雪運動源于寒冷地區(qū)居民的生活方式，為便于出行滑雪板由此而生，并從最初的代步工具發(fā)展到現(xiàn)代競技運動裝備[1]。盡管我國擁有悠久的冰雪文化，但以冬奧會為核心的國際冰雪運動項目的開展仍面臨著起步晚、基礎弱、人才少、關注度低等問題[2]。在運動裝備制造和發(fā)展領域，例如北京冬奧會期間我國選手使用的滑雪板來自瑞士（Faction）和美國（Burton）知名品牌，顯示出現(xiàn)階段頂級滑雪板由國外品牌所壟斷的現(xiàn)狀。同時，國內(nèi)對于雪上項目的研究相對滯后，對于滑雪板的研究也十分有限?；┌宓闹谱鞑牧喜]有國際雪聯(lián)的規(guī)定或限制[3]，因此該領域的研究仍有巨大的發(fā)展空間和廣闊的應用前景。本文通過梳理滑雪板領域的研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向，以此提高國內(nèi)相關企業(yè)和社會的關注度，旨在為促進我國冰雪裝備的快速發(fā)展起到積極推動作用。

2 滑雪板歷史溯源與研究概況

2.1 國內(nèi)外滑雪板歷史

滑雪運動和滑雪板的發(fā)展一直相互影響。中國新疆阿勒泰地區(qū)于2006年被考古學家和化學專家認定為世界滑雪運動的起源地[4]，早在10 000年前，這里便有我國目前已知范圍內(nèi)最早的描繪滑雪內(nèi)容的形象資料，居住于此的游牧民踏著由白松木和馬小腿皮制成的毛雪板生活。在20世紀中葉，人們在阿勒泰市汗德尕特蒙古自治鄉(xiāng)東北約4 km的敦德布拉克河上游溝谷東側的1號巖畫棚內(nèi)發(fā)現(xiàn)了描繪滑雪狩獵內(nèi)容的巖畫。其中第三組人物畫繪有許多動物形象與滑雪人的形象線條圖形，幾個腳踏滑雪板、手持單桿滑雪者的圖像栩栩如生[5-6]。成書于戰(zhàn)國時期的《山海經(jīng)·海內(nèi)經(jīng)》是較早描述滑雪內(nèi)容的文獻。隋唐、宋、明代也均有文獻記載。我國曾發(fā)現(xiàn)過一幅高65 cm、寬400 cm的遼代彩繪《滑雪板制作圖》絹本，并在最右側發(fā)現(xiàn)了3行34個契丹小字，用以說明彩繪的內(nèi)容。這一發(fā)現(xiàn)有助于研究古代滑雪器具，解決古代滑雪運動問題，深入了解古代制作滑雪板的技藝，探索滑雪板的歷史[7]。我國冰雪運動發(fā)展的鼎盛時期是清代，明清時期傳統(tǒng)冰雪活動已經(jīng)成為一種極具民族特色的冰雪文化。然而由于清末戰(zhàn)爭、閉關鎖國、思想禁錮、科技停滯等因素，冰雪運動的發(fā)展逐漸衰敗落后[1，8]。現(xiàn)代冰雪項目從19世紀末開始逐漸傳入中國，冰上運動先于雪上項目傳入，使得我國滑雪項目的發(fā)展相對滯后。

雪上項目的歷史起源可以追溯到4 500年前歐洲北部的挪威、瑞典等高寒地區(qū)。在俄羅斯列寧格勒州的艾爾米塔什博物館陳列了一對歷史悠久的滑雪板，其中一板長103.5 cm、寬9.5 cm，一端呈尖形，約制于7 000年前；另一板長118.1 cm，制于8世紀。荷蘭博物館則珍藏了一幅繪制于1682年的名為《雪中狩獵》的繪畫作品，畫面中展現(xiàn)了狩獵者駕馭滑雪板持弓箭追逐野鹿的場景[7]。歐洲的冰雪活動經(jīng)歷了漫長的發(fā)展歷程，并在工業(yè)革命的推動下快速發(fā)展，滑雪板的功能也從單一的交通工具逐漸向競技性和娛樂性發(fā)展[8]，并成為現(xiàn)今滑雪運動中的必備裝備。

2.2 國內(nèi)外研究概況

使用“滑雪板”（Snowboard）作為檢索詞，在中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)知識服務平臺、Web of Science、美國國家生物信息中心NCBI等文獻平臺上進行檢索，涵蓋期刊、碩博士論文和會議論文等文獻類型。共檢索到與該主題相關的100篇文獻，其中58篇為中文文獻，42篇為外文文獻。其中，我國對于滑雪板主題的研究在1985～1999年處于萌芽階段，在2000～2012年進入穩(wěn)步發(fā)展階段，在2013年后進入快速發(fā)展階段。根據(jù)研究需求，進一步對這些文獻進行研究內(nèi)容分類（圖1）。

由圖1可以發(fā)現(xiàn)，有關滑雪板材料的研究居多，約占總數(shù)的40%。其次是滑雪板結構、滑雪項目與運動員、滑雪板與雪面之間的摩擦、滑雪板發(fā)展歷史以及雪蠟等方面。在滑雪板材料的研究方面，主要集中在各類滑雪板材料（如木制、金屬、復合材料）的實驗，旨在為運動員和雪板之間更好的協(xié)調(diào)、訓練監(jiān)控和指導提供理論依據(jù)；滑雪板結構研究主要集中在滑雪板的構成層數(shù)、每層使用的材料等方面，以提高雪板的質量；滑雪項目與運動員的研究主要探討滑雪項目與運動員之間的關系，包括發(fā)展策略、路徑探索、冬夏訓練等；滑雪板與雪面之間的摩擦研究主要從滑行阻力的角度進行摩擦動力學分析[9-11]；滑雪板發(fā)展歷史的研究主要通過查閱文獻和資料，對國內(nèi)外的滑雪板發(fā)展歷史進行梳理；雪蠟的研究旨在改善雪板板底的蠟質，以減少滑雪板與雪面之間的摩擦，并提高運動成績。總體來看，我國企業(yè)注重滑雪板結構、材料等方面的設計和加工，而國外則相對注重滑雪板輔助裝置的研發(fā)，相關理論和技術也較為豐富。

3 滑雪板制作工藝的發(fā)展

3.1 滑雪板結構研究

滑雪板的性能，如材料、剛度和形變等，直接影響滑雪運動的效果，而生物力學學者在滑雪板研究方面發(fā)揮了重要作用。自20世紀70年代末期，尤其是進入80年代以來，研究者的主要關注點是制作高性能的滑雪板，并通過最佳的材料復合和從復合夾層結構向復合主體結構的發(fā)展來實現(xiàn)的[12]。滑雪板是一種變剛度彈性板，其形變主要表現(xiàn)為縱向彎曲的大變形[13]，剛度對于滑行速度的影響主要體現(xiàn)在滑雪板受力而產(chǎn)生的變形上。

滑雪板是一種運動裝備，主要分為單板和雙板兩種類型，按運動項目劃分包括高山板、越野冬季兩項板、跳臺板、自由式滑雪板等幾類[14]。從組成結構上來講，專業(yè)滑雪板通常由底座、拱形頭、觸點、邊緣、有效邊和彎點等部分構成[15]。為了能提高滑雪板的通過性和滑行速度，滑雪板前端被設計成向上彎曲狀，同時將板身設計成拱形以增加滑雪板和雪的接觸面，并在板身上設計不同形狀的凹槽。在滑雪板的設計中，隨著工程材料的應用和形狀、輪廓的改進，滑雪板變得更加短小結實。20世紀90年代之前，滑雪板長度通常在195～210 cm，1995年板長被縮短至198 cm或更短，2000年又被進一步縮短至180 cm，甚至155 cm的滑雪板也被應用到比賽中。板長的縮短使雪板的操作靈活性和穩(wěn)定性得以顯著提高，因此越來越多的滑雪運動員傾向于使用更輕便、更結實的雪板[16]，用以提高運動技術。

自20世紀90年代初以來，卡賓滑雪板的應用給高山滑雪運動帶來了新的變革。與其他傳統(tǒng)滑雪板相比，卡賓板最大的特點是其側刃采用兩端較寬、中間較窄的弧線設計[17-18]，該設計帶來了運動形式的改變。測試結果表明，在使用傳統(tǒng)滑雪板進行測試時，向右轉彎時左側腿的最大力量達到1 200 N左右，而右側腿的力基本保持在0 N左右；向左轉彎時右側腿的最大力達到1 200 N左右，而左側腿的力基本保持在0 N左右[19]。傳統(tǒng)滑雪板在轉彎過程中外側腳承重，而卡賓滑雪板則實現(xiàn)了雙腳共同承重，使得轉彎變得更加容易且無需擔心滑雪板失控[20]。隨著時間的推移，為了適應不同的雪道和滑雪項目，又出現(xiàn)了各種具有特色的滑雪板，例如Freestyle板重量輕、板頭鈍、板身較短，適用于硬雪的場地和較短的滑雪道，包括一般滑雪場地和U型蘭管滑道；Freeride板是一種多功能的雪板，具備各種滑雪板的特點，適用于軟硬雪；Freecarve板也被稱為“Alpine板”，是一種快速滑雪板，即利用較長的滑雪道進行快速滑降，同樣軟硬雪都適用；競速滑雪板即“Race板”，是場地競賽專用板，適用于硬雪[21]。滑雪板類型的豐富表明滑雪裝備領域的研究已漸趨成熟。

近年來，滑雪板設計方面不斷創(chuàng)新，以“三明治”結構（圖2）為主要構成的滑雪板已成為主流，“三明治”結構即滑雪板由板基、側壁、頂層、加強層和緩沖層構成。Rossignol公司采用蜂窩狀設計有效降低滑雪板重量，而不犧牲其硬度，使得滑雪板重量減輕20%。其他企業(yè)如Atomic、K2、Volkl等則通過優(yōu)化滑雪板空間布局、調(diào)整滑雪板弧形設計等手段，提升滑雪板的運動穩(wěn)定性。對于高山跳雪和高臺跳雪等項目，美國4FRNT公司在滑雪板前端采用勺型設計，增加滑雪板表面積，提高跳躍過程中滑雪板的升力并延長滯空時間。Fischer、Rossignol等公司則通過改進滑雪板尾部結構降低空氣阻力，提高運動速度。Volkl還采用3D技術設計滑雪板加強層，結合垂直的側壁，使得滑雪板能夠根據(jù)不同的滑雪條件或個人適應程度進行調(diào)整，以達到更好的滑雪效果。

3.2 滑雪板材料研究

為了提高滑雪板的性能，制造商采用不同的材料和技術進行研發(fā)。板芯材料通常采用楊木、山毛櫸等木材，通過改變原料配比來達到調(diào)整滑雪板穩(wěn)定性、靈活性和減震性的目的。除了傳統(tǒng)的木材板芯，高分子發(fā)泡材料也被用于制造輕質板芯，但這種材料通常用于非專業(yè)級別的滑雪板。此外，鈦合金、碳纖維和玻璃纖維等復合材料也廣泛應用于滑雪板制造中，用以提高滑雪板的綜合性能。一些公司采用新材料如航空碳、鈦纖維等作為加強層材料，以在保持硬度的同時減輕產(chǎn)品重量。此外，電活化聚合物和壓電陶瓷等新材料的應用也為雪板制造帶來更好的強度、彈性和穩(wěn)定性，進一步提高運動員的競技表現(xiàn)。

3.2.1 簡單材料滑雪板

專業(yè)滑雪板結構，見圖3[13]。從材料上來看，滑雪板可分為木制、金屬和纖維（通常為玻璃纖維）復合材料[22]。由于材料、工藝等方面的限制，最初的滑雪板制作只能采用木質材料。木材具有蜂窩狀結構，具有強度高、密度低、易加工、形狀可控等優(yōu)點，但也存在濕度敏感、易吸濕、耐磨性能差、容易受損等局限。自20世紀50年代，金屬滑雪板逐漸取代了木質滑雪板[16]。其中，鋁制滑雪板具有較高的扭轉硬度、平滑度以及良好的抓雪性能。隨后，玻璃纖維材質的滑雪板進一步提高了縱向硬度和扭曲硬度，增強了滑雪板的整體性能。鈦鋁、鎂鋁合金的應用和空心金屬管狀結構使滑雪板以較輕的質量獲得更大的彈性和動能傳輸，高性能合金鋼刃則增強了滑雪板邊刃的硬度和耐用性。同時，吸震的膠質材料填充和滑雪板中部的墊片，可以減少來自板頭部分雪面的反作用力與震顫。

3.2.2 復合材料滑雪板

近年來，專家們一直致力于滑雪板的輕量化、改善減震性能、提高耐疲勞壽命和回轉特性等方面的問題。實驗證明，在滑雪過程中滑雪板會產(chǎn)生振動，而通過選擇和組合材料的方法，可以顯著改善滑雪板的性能。隨著經(jīng)濟水平的提高，采用紡織復合材料制作的滑雪板正在逐步取代傳統(tǒng)的木材和金屬等材質的產(chǎn)品。紡織復合材料具有密度低、力學性能優(yōu)良、阻尼抗震性能優(yōu)異、自由度高、易加工成型以及安全環(huán)保等優(yōu)勢。常見的紡織復合材料包括纖維增強復合材料、多維織物增強復合材料、層壓織物或非織造布增強復合材料等[23]。碳纖維復合材料（CFRP）是由碳纖維與金屬、陶瓷、樹脂等基體復合而成的一種增強結構材料，具有質量輕、強度高、易于加工成型以及化學穩(wěn)定性等特點，已經(jīng)被廣泛應用于體育器材、汽車、航空等領域[24]，現(xiàn)階段在滑雪板制作中應用得最為廣泛，并生產(chǎn)出很多性能卓越的滑雪板[25]。在體育器材領域，芳綸復合材料的優(yōu)勢同樣突出。芳綸具有密度小、易于成型、阻尼性能與抗震性能良好、設計靈活度高、加工操作便捷以及安全環(huán)保等優(yōu)點。采用芳綸、碳纖維混雜纖維復合材料制成的滑雪板已經(jīng)被證實在比賽中有卓越的表現(xiàn)，除具有質量輕、減震效果和剛性強等優(yōu)勢外，還可以獲得更穩(wěn)定的速度和更長的使用壽命[26]，該材料正成為優(yōu)質滑雪板的新選擇。

3.3 雪蠟

雪蠟是專門用于滑雪板板底的特殊蠟質，主要作用在于減少滑雪板與雪面之間的摩擦，從而提高運動員的滑行速度。其機理在于降低板底與雪面之間的摩擦系數(shù)，有利于板底排水，從而使其在雪面上的抓地力更小、滑得更快。但是，雪蠟也需要根據(jù)不同的溫度范圍選擇適宜的類型，以便更好地適應不同的雪面情況。市面上的雪蠟通常會標注適用于哪一個溫度范圍的雪面，而不同雪蠟之間的差異則在于它們在不同溫度條件下的硬度。硬度越大的雪蠟產(chǎn)生的摩擦力就越大，因此越軟的雪蠟則更為光滑，但同時也要保證雪蠟的硬度比雪面硬。因此在選擇雪蠟時，要根據(jù)不同的溫度條件進行選擇，越冷的雪表面越硬，反之越暖和濕潤的雪表面越軟。此外，雪蠟還具有防靜電性能，當滑雪板在雪面上滑行時，會在表面產(chǎn)生靜電荷，從而增加摩擦。而具有石墨添加劑的雪蠟則可以有效產(chǎn)生抗靜電功能，從而減少板底的靜電荷，并隨之減少靜電帶來的摩擦。

3.4 滑雪板市場現(xiàn)狀

當前，德國、法國、奧地利、美國和瑞士的幾大滑雪板知名品牌基本壟斷了最先進的滑雪板生產(chǎn)技術。其中，沃克（Volkl）、海德（Head）、伯頓（Burton）、菲舍爾（Fischer）和金雞（Rossignol）等品牌在中國市場占有的份額超過了80%。國內(nèi)滑雪裝備的研發(fā)企業(yè)主要集中在中低端市場，只能滿足初學者的需要；國家隊和專業(yè)運動員主要使用阿托米克（Atomic）、菲舍爾、海德、凱圖（K2）和伯頓等外國品牌的滑雪板以及相關品牌的雪杖和雪蠟等，但這些裝備種類單一，價格偏高。目前，國內(nèi)一些滑雪裝備制造企業(yè)在為進口品牌代工的過程中積累了一定的行業(yè)經(jīng)驗，并開始自主研發(fā)和生產(chǎn)供國內(nèi)滑雪場使用的雪板。但由于滑雪板對制作的技術含量和專業(yè)性要求極高，我國在滑雪板自主研發(fā)及有關生物力學方面的研究還比較少，目前國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的滑雪板與國際知名品牌還有一定的差距，無論雪板的質量、性能還是使用體驗上都不盡完善，在細節(jié)和專業(yè)性方面也有待加強。因此，在冰雪運動裝備方面國內(nèi)仍有很大的進步空間。

4 結束語

滑雪運動歷史悠久，在漫長的演進過程中，滑雪板的發(fā)展從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代。目前，我國在雪上項目中的研究相對落后，尤其是滑雪板的自主研發(fā)及有關生物力學方面的研究較少，其原因在于項目引進較晚、基礎設施薄弱、裝備多樣化不足，同時也可能由滑雪項目受地域限制、普及度不高、市場需求度不足等原因所致。由于缺乏充足的科研支撐，因此國內(nèi)大多數(shù)雪上裝備依賴于贊助或采購國外品牌，這一現(xiàn)狀亟需改善。為推動滑雪板等運動裝備的自主研發(fā)進度，突出技術創(chuàng)新，我們需要尋求與世界著名滑雪板供應商的合作或依托國家重點研發(fā)項目“科技冬奧”加強攻關，以期利用國產(chǎn)器材裝備的價格優(yōu)勢，擴大群眾基礎，儲備冰雪人才，更好地推動我國滑雪運動在后冬奧時代的發(fā)展。

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