碳纤维复合材料对乒乓球拍性能的优化

一、不同类型碳纤维复合材料对比分析

当前乒乓球拍底板制备领域常用碳纤维材料、芳纶材料以及玻璃纤维材料等复合材料层的力学性能参数。

由数据可知：与芳纶相比，碳纤维材料在强度、比强度方面的优势不大；密度方面要高于芳纶，同等设计结构下的球拍质量可能要略高于芳纶底板；初期振幅低于芳纶，击球手感上不如芳纶柔和，但是可以缩短球在底板上的滞留时间，更加有利于运动员降低击球弧线，增强运动员击球时的速度和攻击力等；振动衰减时间更长，击球反馈的振动会比芳纶更“散”，对控球能力的要求更高。

由数据还可知：与玻璃纤维相比，碳纤维材料在强度、比强度、密度等方面全面占优；初期振幅更低，表明碳纤维材料在击球手感柔和度方面要劣于玻璃纤维材料；振动衰减时间短于玻璃纤维，表明碳纤维材料底板的底板反馈控制能力要强于玻璃纤维。

碳纤维与芳纶、玻璃纤维相比存在不同的性能差异，将碳纤维与芳纶、玻璃纤维进行混编以后再次对制成的复合材料底板性能参数进行测试，得到下图所示混编以后的乒乓球拍底板复合材料层性能参数。

二、碳/芳混编纤维的优势

经混编以后的碳/芳混编纤维与碳/玻璃混编纤维相比，在各性能参数方面的差异较大，具体体现在：

①碳/芳混编纤维在材料强度、比强度等方面存在细微优势，表明碳/芳混编的乒乓球拍底板材料能够为运动员提供更高的刚性；

②材料密度方面，碳/芳混编底板的密度优势较大，球拍本身的质量通常也可以设计得更轻；

③初期振幅方面，二者之间存在一定差异，碳/芳混编材料的初期振幅更高，表示材料能够为运动员提供更加柔和的击球手感，但碳/玻璃混编能够为运动员提供更短的击球时间，击球弧线的控制、球速和击球攻击力等方面的优势更大；

④碳/芳混编材料的振动衰减时间远小于碳/玻璃混编材料，击球时的底板反馈力更集中，可以做到刚柔相济。

三、结语

综合而言，认为碳/芳混编材料的整体性能要优于碳/玻璃混编材料。碳/芳混编材料吸收了碳纤维材料和芳纶材料的优点，从球拍性能角度考虑值得进行推广。

碳纤维复合材料制备乒乓球拍的工艺已逐渐成熟，利用碳纤维材料加工而成的复合球拍底板具有密度低、强度高、击球手感好等多种优势。

本文针对当前碳纤维材料底板常用的碳纤维类型进行分析，总结了编织碳纤维底板、短切碳纤维底板、排列碳纤维底板等的优劣势；通过对碳纤维底板与芳纶底板、玻璃纤维底板的性能对比，探讨了碳/芳混编以及碳/玻璃混编制备底板的可能性，并对两种混编底板复合材料层的性能进行了分析，认为碳/芳混编底板在材料性能方面全面优于碳/玻璃混编底板，具有更好的应用前景。