冬季运动项目服装的专业功能体现

文 / 倪维广，李美花，魏书涛

作者单位：1.吉林大学体育学院，长春；2.三六一度(中国)有限公司

冬季运动项目通常分为冰上运动和滑雪运动两大类。在我国社会经济与社会文明的高速发展阶段，冬季运动逐渐进入大众的视野，无论是竞技观赏，还是群众自身的参与热度都在不断提升。2022年北京冬奥会的成功申办，更使冬季冰雪运动成为万人瞩目的焦点,国家也在多项政策中提出要对冬季冰雪运动的繁荣发展加大资金投入与技术支持，其中中共中央办公厅、国务院办公厅《冰雪装备器材产业发展行动计划(2019-2022年)》中明确指出，我国要增加对冬季运动项目的各方面的投入，其中运动服装及装备的设计研发为重要研究内容之一。

我国冬季运动项目起步较晚，与其相关的制造业技术也较为落后[1]。虽然在专业服装研发层面，我国处于蓬勃发展的上升期，但目前也面临着诸多的挑战。国外科研投入较早，基础雄厚，使得大部分冰雪产业及市场被国外品牌所垄断[2]。这就要求我们应该尽快把专业竞赛服装列为冬季运动项目产业中的重点研发环节，将高科技冰雪运动服装为竞技服务的同时推向大众，加速我国冬季运动目产业链的发展，促进运动服装市场的繁荣，推进冰雪文化的流行，提升国民参与冰雪运动的热情，并大幅提升全民整体运动水平，使中国真正地从运动大国逐渐转变成运动强国[3，4]。

1 冬季运动服装的发展历史

现代的冬季运动主要起源于欧美国家，最初主要被应用为冬季的休闲娱乐活动，其服装装备的演变也主要以欧美国家的发展为主线[5]。20世纪初期，比起时尚，服装的保暖功能更被运动员所看重[6]。伴随竞技水平的提高和科技研发的进步，自1924年第一届冬奥会，竞赛服装的功能逐渐受到重视。紧身滑雪服从此开始出现，花样滑冰也把裙子的长度缩短到了膝部，这一改变大大促进了女子花样滑冰技术的进步[7]。到1936年，冬奥会上出现了更适合于花样滑冰训练和比赛的高弹力柔软性面料[8]。伴随竞技水平的进一步提高，1950年前后，许多发达国家开始将高性能运动服装的研发提到日程上来。70年代，新型的莱卡弹性面料推动了滑雪服的生产和制造，成套的滑雪服开始被大规模普及[9]。80年代开始，服装材料科技的发展和人们对时尚审美的变化使得冰雪专项服装在设计上有了更快的改变，滑雪服色彩更加丰富，裸色织物也逐渐在花样滑冰项目中使用[10]。同时，研究者开始加大对弹力服装的研究投入。随着竞技体育对成绩的追求和对极限的挑战，冬季专项运动服装的科技含量日益提升[11]。2000年前后，美国耐克公司研制出了能够降低运动员滑行中身体各部位之间的摩擦，并且提高启动速度的迅捷速滑服[12]。到了21世纪，运动服的廓形更加简洁，科技含量更高。为减少空气阻力，韩国代表团在比赛服的双手及双腿处使用了蜂窝样式的聚氨酯材料[13]。日本速度滑冰代表团的“三角内裤”在减少大腿裆部摩擦力的同时，还能削减5%的空气阻力，在大腿处使用比普通纤维弹性强数十倍的橡胶材料，可最大程度地减少体力消耗[14]。

2 国内外主要研究机构现状

2.1 国内冬季专项运动服装研究机构

与欧洲在面料、舒适性、科技等方面遥遥领先，拥有世界上最先进的冬季运动服装相比，我国对冬季运动装备的投入和研究非常有限。而与火爆的世界市场相比，我国市场还属于起步发展阶段。在欧美日韩垄断市场的背景下，我们技术相对落后，生产数量少，没有完善的产品供应链，以至于依靠改进装备来提高运动成绩的设想存在着较大的挑战。最近几年，我国的冬季运动服装产业呈现乐观的上升趋势，部分企业加大了对新科技冰雪运动服装的研发。某些品牌冰雪运动服装逐渐热销，其中部分产品的科技含量显著提升，在世界范围内的影响力也日益增大。表1为国内从事相关研究的部分机构[15，16,17,18]。

表1 国内从事相关研究的主要机构

2.2 国外冬季运动服装研究机构

随着科技水平的提高，人们已经可以利用各种高科技类服装产品对运动员进行科学有效的辅助训练，以提升运动员竞技表现。20世纪80年代以来，代表性的研究成果有：杜邦(美国)研制的莱卡纤维运动服装面料，荷兰AKZO公司和美国的宝丽泰公司的多功能防水透湿织物，日本运动衣公司Descente制成的SolarA防寒服，美国Gentec公司开发的一种层压织物等。其中SolarA防寒服采用了含有碳化错粒子面料，而且可以根据湿度的变化来改变织物的空隙，大大提高了运动的实用性；美国Gentec公司的层压织物，保证了运动过程中的单向透汗性，使穿着者身体清爽，保持干燥和舒适[19,20,21]。此外，加拿大滑铁卢大学的两名学生利用EMG技术开发了一款名为“Athos”的内置传感器的高科技运动服，它能够感应和追踪到肌肉纤维内部的活动，并通过应用程序告诉用户各个部分肌肉的运动状态，为专业运动员的科学化训练提供了很大的帮助[22]。表2为国外从事相关研究的部分机构。

表2 国外从事相关研究的主要机构

3 冬季项目服装综合设计

3.1 冬季项目服装材料

冬季运动项目主要分为冰上和雪上项目。早在20世纪50年代，许多发达国家就已经将高性能运动服装的研发提上日程。在服装材料和集成技术方面，改进了面料纤维的强度、伸长、模量、弹性等性能，选择合理的组织结构，使面料具有透湿防水、防风防雨、低阻力、保温舒适、易恢复疲劳、抵御紫外线、抗摩擦性、抗拉伸性、抗菌、防臭等功能(图2)。在此基础上，对不同的运动项目，利用人体工程学原理进行分析，设计出既舒适又能提高运动成绩，且兼具针对冰雪运动功能的高性能专项服装。索契冬奥会上，加拿大和韩国队使用的氨纶紧身衣和蜂窝样式的聚氨酯材料，平昌冬奥会上美国队使用了智能保暖的陶瓷材料和绝热材料制造的训练比赛服装，均为运动员创造佳绩提供了有力保障[22]。国内针对高性能面料的研究工作在不断推进，也取得了一定成果，但和国外相比还有一定差距[23]。

图1 现代冬季运动服装发展简图

图2 功能性冬季项目服装材料

3.2 冬季运动服装的结构

在“人-衣-环境”模型构建方面，有研究者利用现代计算机技术，发明了一种利用运动员身体三维扫描进行高性能滑雪跳伞服原型设计的方法(图3，某款滑雪跳伞服的原型设计，其中a图为结合运动员身体形态的服装虚拟仿真，b图为织物在运动人体模型上的动态仿真)[24]。也有研究者利用人体三维重心模型计算压缩运动服装的三维关 节扭矩计算模型，从而应用于竞技泳装、紧身长筒袜等压缩运动服装产生的关节力矩设计[25]。美国耐克公司和3M公司在2000年悉尼奥运会后联合研制了由6种不同面料制成的迅捷速滑服，其大腿内侧选用的微玻璃珠材料，能够减少两腿之间的摩擦。手套的指尖上的格瑞普特材料，能够减小快速摆动时的摩擦阻力[12]。Under Armour研发团队通过计算流体动态模型来分析围绕着滑冰选手的气流，并结合运动员关键身体部位，制造了一个加强玻璃纤维人体模型来模拟运动员不同的动作，继而采用风洞测试方法来寻找最佳的材料。这些模型在一定程度上为运动服装的局部设计提供了指导[26]。

图3 滑雪跳伞服原型设计

3.3 冬季运动服装的专业功能

服装的专业运动功能主要指该服装能提高人体运动效能并增加穿着舒适性。在运动能效的提升上，主要是从人体运动特征出发，通过研究服装与运动效能之间的映射关系，利用适度服装压力使人体主要运动肌肉群处于最佳兴奋状态而实现的；同时，采用服装一体制备及无缝复合等技术，优化服装整体与环境之间作用关系，利用风洞测试等技术，降低运动过程中环境对运动的阻碍作用(如空气阻力等)，从而达到提升竞技水平的目的。服装舒适性的优化主要是，综合利用人体出汗图谱分布、人体三维形态特征，基于多节点热生理模型及可控条件下测试方法，通过改善人体与环境间的热湿耦合交互作来实现的[26]。目前，我国国家速滑队选手也在不断的提高速滑服的专业科技配备水平，近几年在世界杯、世界锦标赛和世界单项锦标赛中均取得了很好的成绩。

3.4 紧身服装在冬季项目中的应用

在速度竞技运动中，穿着紧身运动装可以减小服装与空气间的摩擦阻力。同时，其产生的束缚压力对运动员的某些运动表现也有积极影响，如加速血液循环、减少乳酸堆积、改善技术动作的运动学表现、增加肌肉本体感觉和功能，减少软组织振动和促进运动能力的发挥等[27,28]。从1982年的世界锦标赛中引起轰动的第一件“紧身衣”和“连体装”开始，到2008年北京奥运会上的第四代鲨鱼皮，运动紧身衣，包括紧身服、紧身短裤袜、紧身泳衣等在维持肌肉功能、减少运动损伤、提高运动能力方面逐渐成为运动服装的研究热点[29]。目前，在各级速度滑冰、短道速度滑冰、雪橇、越野滑雪和高山滑雪等项目的比赛中，运动员均穿着压力型紧身服装，甚至个别项目运动员会在宽松的服装里面也穿着紧身服装以达到保护身体和提高运动成绩的目的。

图4 人体舒适性及运动效能评价

4 冬季运动服装产业的现状

世界知名品服装企业通常以重要体育赛事为切入点，推动运动服装的科技研发制造和市场发展，使体育竞技与商业发展相辅相成。可以说，比赛不仅是运动竞技的过程，更是众多运动装备企业寻求商机的机遇。把高科技元素融入运动服饰，不但能够直接造福运动员和体育爱好者，更能让那些富于创新精神的运动品牌获得更高的曝光度，造就一个又一个新的营销亮点[30]。近几年，由于国内冬奥会的申办，相关产业红利被不断催化，冰雪运动首当其冲，引领户外运动热度显著提升。对比美国1980年冬奥会极大地促进了冰雪运动的发展，2022年北京冬奥会有望显著促进中国冰雪运动以及户外行业的快速成长。

由于现代冬季运动主要起源于欧美国家，冰雪产业在这些国家发展得也比较好。中国现代冬季运动起步相对较晚，相应的冰雪运动产业链也不完善，在服装种类、功能材料的研发、设计能力方面仍属跟进状态[32]。冬季运动服装对材料、版型、生产技术等方面要求较高，目前国内大多材料和服装还是主要依赖于进口。2016国家体育总局发布《冰雪运动发展规划》，计划至2025年，冰雪产业总规模达到10000亿元，这给中国冬季运动服装产业链的快速发展带来了契机。

2010年，安踏与国家体育总局冬季运动管理中心达成战略协议，与日本的Descente Global Retail Limited伊藤忠成立合资公司，从2016年2月23日起开始自主研发，正式推出属于中国速度的竞赛滑雪装备。2018年安踏制定了更为完整的冰雪运动服装战略，完成了对所有冰雪运动项目的覆盖。不同于定位高端冰雪人群的Descente品牌，安踏的冰雪战略面向的是更广阔的大众市场，其相应的发展目标是把自身品牌打造成为国内大众冰雪运动装备的领导者[33]。国内其他品牌的并行发展，如李宁和361度公司的冰雪服装产业，不仅提高了中国冰雪运动的比赛成绩，也显示了中国竞技服装的崛起和中国元素在引领大众冰雪服装的潮流变化[34]。

5 对冬季项目服装产业的展望

冰雪运动项目具有竞技环境气候特殊、活动范围广、运动速度快、易损伤等特点。因此，对运动服装装备的专项适用性、运动辅助功能、穿着舒适性提出了更高的要求[35]。

在未来冰雪专项运动服装研究中，研究者可从运动专项技术角度，利用运动生物力学、柔性传感器等原理和方法研究弹性压力服装对运动体能分配、技术控制、人体肌力助力的影响；同时冰雪项目对运动员的有氧和无氧做工能力、姿态控制、平衡能力和心理调控都有很高的要求，研究者可利用运动学理论和方法分析弹性服装在减轻肌肉酸痛、促进疲劳恢复、增加本体感觉、降低软组织振动等方面的效果；可利用数据挖掘方法，针对人体形态指标及运动指标检测系统采集的运动员安静、训练和比赛的形态、生理、心理及运动生物力学参数，结合冬季气候特性，开展人-衣-环境关系匹配模型研究等[36,37,38]。

从服装材料角度，研究者应重点关注高性能冬季专项运动服装材料的关键制备技术。如研究消除空气涡流的织物纳微多级结构与风致减阻构效关系；针对冬季运动项目复杂气候环境及竞技特征，研究轻质、导湿、抑菌、保暖的织物制备及多维功能集成技术；研究基于高强高模量聚合物与超临界物理发泡材料，减震泡棉体等的防刺切割、抗冲击轻质柔性防护材料的制备技术；研究与多维功能性柔 性材料评价体系相结合的各冰雪专项服装选型平台的建立等[39,40,41]。

此外，科技体育商业化可以把竞技体育与商业有机的结合在一起。在当今世界火热的环保主题背景下，体育赛事装备在环保方向的市场上始终有着源源不断的新鲜动力和良好的发展前景，各服装企业应重点关注环保与科技的融合，结合冬奥会的申办、结合现实国情合理开拓创新，使商业良性发展同时也带动中国体育事业的发展。目前来看，冰雪运动服装会朝着性能功能化、功能多样化、设计细节化、用途专业化以及服装智能化的趋势发展[42,43]。

6 结束语

冬季专项运动服装产业的繁荣则是我国民族品牌走向世界强国的发展战略之一，专项服装的科技含量是我国举办科技冬奥会的基础。利用高科技研发提升运动服装的专业竞技功能，是产业纵深引领的问题，而促进冰雪运动项目的群众推广则是产业的横向推广问题。专业运动服装不仅起到提升竞技水平的作用，还可以给观众带来冰雪文化生活的享受，吸引更多的人投入到这些具有很高健身价值的运动中来，引导国家和社会的文化价值。