Danh mục

Ứng dụng điển hình của vật liệu composite sợi carbon trong cầu lông

Sợi carbon được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thể thao do có những đặc tính tuyệt vời như trọng lượng nhẹ, độ bền cao và khả năng chống ăn mòn.

Aug 24th,2024 2029 Lượt xem

Cầu lông lần đầu tiên được đưa vào thi đấu tại Thế vận hội Munich năm 1972 với tư cách là môn thể thao biểu diễn; tái xuất với tư cách là môn thể thao biểu diễn tại Thế vận hội Seoul năm 1988; chính thức trở thành môn thi đấu chính thức tại Thế vận hội Barcelona năm 1992, khi các nội dung đơn nam và đôi nữ, đơn nam và đôi nữ lần đầu tiên được tổ chức. Nội dung đôi nam nữ được bổ sung tại Thế vận hội Atlanta năm 1996. Cầu lông Paralympic lần đầu tiên được đưa vào thi đấu tại Thế vận hội Tokyo năm 2021.

Lịch sử phát triển của vật liệu composite sợi carbon trong cầu lông

Vợt cầu lông đầu tiên được làm bằng gỗ nguyên khối, và sau đó, cùng với sự phát triển của công nghệ vợt tennis, vợt cầu lông đã chuyển sang gỗ ép. Từ những năm 1960, vợt cầu lông bắt đầu sử dụng nhôm hoặc thép, trong đó nhôm chủ yếu được dùng cho đầu vợt và thép cho cán vợt.

Do mối nối giữa đầu vợt và cán vợt chịu áp lực lớn trong quá trình thi đấu, nên vị trí này thường xảy ra gãy. Năm 1968, Yonex giới thiệu khái niệm khớp nối chữ T, kết nối đầu vợt với cán vợt bằng cách chèn thêm một chi tiết hình chữ T thứ ba làm bằng thép cường độ cao. Năm 1978, Yonex sản xuất vợt cầu lông composite sợi carbon đầu tiên tại Nhật Bản: Carbonex 8 B-8500B1, với trọng lượng dưới 100 gram. Kể từ đó, hầu hết vợt cầu lông thi đấu đều sử dụng vật liệu composite sợi carbon, trong khi vợt giải trí giá rẻ hơn vẫn sử dụng nhôm và thép.

Vợt cầu lông sợi carbon đầu tiên ra đời vào năm 1978

Phương pháp sản xuất vợt cầu lông composite sợi carbon (CFRP) tương tự như vợt tennis, nhưng cũng rất khác biệt. Cán vợt rỗng và được chế tạo theo cách tương tự như khung vợt tennis, nhưng thẳng và có tiết diện tròn nhỏ hơn nhiều. Đầu vợt không rỗng mà đặc, được làm từ sợi carbon prepreg gấp và nén, sau đó được phủ trong khuôn; đầu vợt và cán vợt (đã được xử lý sơ bộ) sau đó được nối bằng khớp chữ T CFRP, trượt hai đầu nằm ngang vào hai đầu của prepreg gấp và đầu thẳng đứng vào cán vợt rỗng, rồi xử lý sơ bộ sau khi đóng khuôn.

Những phát triển mới nhất về vật liệu composite sợi carbon cho vợt cầu lông

Vợt cầu lông được phân loại dựa trên các đặc điểm khác nhau: độ linh hoạt, trọng lượng và điểm cân bằng, từ nặng đầu đến nhẹ đầu. Vật liệu composite sợi carbon có thể tối ưu hóa các đặc điểm này bằng cách thay đổi loại sợi được sử dụng (từ sợi carbon cường độ cao đến sợi carbon mô đun siêu cao), hướng sợi và cách xếp lớp. Việc điều chỉnh khuôn cũng có thể tối ưu hóa mặt cắt ngang của đầu vợt để cải thiện khả năng chịu lực căng cao và giảm lực cản khí động học. Các nhà sản xuất nổi tiếng nhất là Yonex, Victor, Carlton, FZ Forza, Dunlop và Li Ning.

Hiệu suất của vợt cầu lông có thể được tối ưu hóa hơn nữa bằng cách sử dụng hỗn hợp nhiều loại vật liệu sợi, chẳng hạn như Yonex "Nanoflare 800 Pro" chứa sợi carbon Toray M40X độ cứng cao và sợi polyethylene trọng lượng phân tử cực cao (để cải thiện hiệu suất hấp thụ chấn động). Đầu vợt Yonex Carbonex8000 sử dụng vật liệu composite sợi carbon kết hợp với lưới titan hoặc vật liệu ống nano carbon để tạo ra những cú đánh ổn định hơn.

Hiệu suất tổng thể của vợt có thể được cải thiện bằng cách trộn CFRP với các vật liệu khác

Ngoài ra, ngoài cầu lông, CFRP còn được sử dụng trong cầu lông, chẳng hạn như vợt cầu lông CarbonSonic do Victor sản xuất, sử dụng lông vũ xốp được gia cố bằng CFRP để giảm trọng lượng và cải thiện độ bền.

Lông vũ trong cầu lông được gia cố bằng CFRP

Kể từ khi môn cầu lông xuất hiện tại Thế vận hội Paralympic Tokyo 2021, một số vận động viên xe lăn và đứng (Hình 5) đã sử dụng vợt sợi carbon trong thi đấu. Đặc biệt đối với các vận động viên xe lăn, cấu trúc xe lăn tương đối phức tạp, và các ống nhôm hoặc magie hàn được sử dụng cho cấu trúc cơ bản của bánh xe, nhưng bánh xe và yên xe đôi khi sử dụng vật liệu composite sợi carbon để giảm trọng lượng và cải thiện khả năng cơ động.