材料是人們用于制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器和其他產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)，它是新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)革命的重要標(biāo)志，材料的發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和人民生活息息相關(guān)。

今天，我們借“2022卡塔爾世界杯”之勢(shì)，從材料人的角度，為大家介紹一下，材料的發(fā)展給足球世界帶來的改變。重現(xiàn)那些在世界杯歷史上出現(xiàn)過的經(jīng)典足球，讓我們這些學(xué)材料的偽球迷，跟著真鐵粉，在我們的材料世界也狂歡起來吧！

據(jù)歷史記載，足球最早起源于中國，在古代稱之為“蹴鞠”，而最早的足球是石球或鐵球做成的。隨著人類的進(jìn)步，人們開始使用藤條編織足球，中間填上動(dòng)物的羽毛等，使足球更輕，更有彈性，容易踢得遠(yuǎn)，踢得高，且對(duì)人的傷害減小。

但這些材質(zhì)的足球都難以稱得上我們現(xiàn)在意義上的足球。

事實(shí)上，現(xiàn)代足球的制作較為復(fù)雜，它主要是由面料、貼合加強(qiáng)層、和內(nèi)膽三部分組成。而每一部分的材質(zhì)不同，將給球員帶來不用的腳感和技術(shù)發(fā)揮，這將直接影響進(jìn)球率，乃至整個(gè)比賽的結(jié)果。

足球使用的面料有PVC、PU、TPU、超細(xì)纖維、牛皮多種材質(zhì)。不同材質(zhì)和表面處理決定了足球的柔軟度、彈性，耐磨、摩擦力，高端材料能給球員能帶來舒適的腳感和技術(shù)的發(fā)揮。

而貼合加強(qiáng)層雖然看不見摸不著，但是作用最關(guān)鍵，不同檔次不同面料的足球必須配置相應(yīng)的貼合材料。這一層主要由滌棉布、EVA、橡膠片、乳膠片多層復(fù)合而成。多層滌棉布采用經(jīng)緯交叉方式貼合，才能保證球的圓度，不會(huì)因受到外力的強(qiáng)大沖擊使球體發(fā)生變型失圓。EVA/橡膠片/乳膠片中間填充層能改變球的彈性、緩沖性、靈活性。貼合加強(qiáng)層與表面材料和球膽的完善結(jié)合，才能保證球有足夠的爆發(fā)力，精確的飛行和最佳的操控性能。

足球的內(nèi)膽，最為常用的有橡膠膽、丁基膽、乳膠膽和纏紗膽四種。不同的內(nèi)膽，直接決定球的彈性。

那么這些不同的材料到底為足球帶來了哪些改變呢？

這里，我們不得不提足球發(fā)展經(jīng)歷的三個(gè)階段，真皮時(shí)代、合成材料時(shí)代和高科技復(fù)合材料時(shí)代。

足球材料發(fā)展的“真皮時(shí)代”

真皮足球，具有彈性好，耐磨等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)卻不防水，易變形，極易受到天氣的影響。1970年前的世界杯用球都是普通單色調(diào)的真皮足球。

1970年墨西哥世界杯第一次通過衛(wèi)星向全球進(jìn)行電視直播，設(shè)計(jì)師在原本的單一色調(diào)的足球上鑲嵌起了黑色的五角形，這使足球開創(chuàng)了從單一顏色到多色的先河，Telstar（電視之星）完全用真皮制作，奠定了現(xiàn)代足球的基本形狀。

1978年，阿根廷世界杯用球“Tango”是足球史上的一個(gè)巨大突破，它由20塊囊皮組成，每塊皮上繪有“三叉”圖案，這些圖案又恰好構(gòu)成了12個(gè)圓，讓球變得更為美觀，提高了球?qū)Ω鞣N氣候的適應(yīng)能力。

1982年，西班牙世界杯比賽用球“Tango Espana”相對(duì)于 Tango而言，在外觀上改動(dòng)較小，技術(shù)上卻有不小的突破。在真皮制作的基礎(chǔ)上增加了防水、密封的功效，主要控制球重的額外增加，保證球在雨天作賽時(shí)不會(huì)受到太大的影響。

雖說這些足球都是真皮材質(zhì)，但是設(shè)計(jì)上的突破讓足球的性能得到極大的改良，也成為世界杯賽場(chǎng)上的靚麗風(fēng)景。

足球材料發(fā)展的：合成材料時(shí)代

在足球材料上的最大突破來自于1986年墨西哥世界杯的Azteca（阿茲臺(tái)克）。其首次使用合成材料替代部分真皮。這種合成材料的使用，使球變得更加柔軟，增強(qiáng)了球的耐用性，進(jìn)一步減弱了球的吸水性，加強(qiáng)了球在各種環(huán)境中的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。自該屆世界杯之后，真皮在足球材料的地位逐漸減弱，合成材料逐漸成為足球材料的主流。

1990年意大利世界杯的Etrusco Unlco（伊特魯里亞）首次在球體內(nèi)加入黑色聚氨酯泡沫內(nèi)層。

我們知道聚氨酯泡沫，是一種新興的有機(jī)高分子，被譽(yù)為第五大“塑料”，具有體質(zhì)輕，抗耐磨性好，彈性好，防水，粘性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，這一材料的突破，使得球在具有絕佳防水性能的同時(shí)，運(yùn)行速度也再次提高；

1994年美國世界杯比賽用球Questra（奎斯特拉），首次加入了具有能量回復(fù)性能的白色聚氨酯泡沫內(nèi)層，這種PU內(nèi)層使用球體觸摸感更為柔軟，便于球員控制，球速也更快。

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足球材料發(fā)展的高科技復(fù)合材料時(shí)代

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1998年法國世界杯比賽用球Tricolors（三色球）最大的革新在于采用了新型復(fù)合泡沫材料，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是排列緊密規(guī)則的彈性氣泡，每一個(gè)氣泡都是封閉的且充滿氣體。這種新型復(fù)合材料更具有耐磨性，賦予球更好的能量回復(fù)性能，使球飛行更穩(wěn)，方向更準(zhǔn)。

2002年日韓世界杯的Fevernova（飛火流星）在三色球的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，采用高科技合成泡沫層結(jié)構(gòu)，該泡沫層包括了高固化聚氨酯，透明聚氨酯涂層，和“微泡混合塑料”以及天然橡膠等多達(dá)10層的各種材料有機(jī)結(jié)合而成，由眾多超強(qiáng)耐壓且大小相等的微型氣囊構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)使球的能量回復(fù)性能得到進(jìn)一步提高，而且附加了額外的受力緩沖性能，有效提高了足球可控性和運(yùn)行精確度。

2006年德國世界杯比賽用球Teamgeist?（+團(tuán)隊(duì)之星）革命性地將球面拼接塊減少到14塊，使球外表面的拼接點(diǎn)從原來的60個(gè)變?yōu)?4個(gè)，降低了60%，再配合異性拼塊和無縫壓合技術(shù)，最大程度地消除球體表面不規(guī)則的凹凸，令球呈現(xiàn)完美圓弧，有效提高了足球運(yùn)行精準(zhǔn)度。

2010年南非世界杯的JABULANI（普天同慶）則使用了EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)和TPU(熱塑性聚氨酯彈性體橡膠)相結(jié)合的材質(zhì)，利用球形制模方法，由8塊表皮拼接出了有史以來最圓的足球；這種材質(zhì)的足球，防水，防腐，防震，更易于加工。

2014年巴西世界杯比賽用球Brazuca（桑巴榮耀），是最具科技含量的世界杯比賽用球。它由6層復(fù)合材料組成，第一層由6塊螺旋槳形狀的聚氨酯皮面拼接而成。表皮上的紋理用來引導(dǎo)氣流，可保持球在空中的穩(wěn)定性。第二層為閉孔發(fā)泡塑料，塑料內(nèi)的氣孔與氣孔之間相互分隔，中間沒有貫通，防止水分在其中蔓延。第三層為第一層纖維增強(qiáng)層，夾在閉孔發(fā)泡塑料層和開孔發(fā)泡塑料層中間，能幫助足球在被沖擊后迅速回彈為原來的形狀。第四層為開孔發(fā)泡塑料層，這層較厚的發(fā)泡塑料夾在兩層纖維增強(qiáng)層之間，柔軟并且擁有很好的彈性。第五層為第二層纖維增強(qiáng)層，夾在開孔發(fā)泡塑料層和內(nèi)膽之間，足球充氣后，這層承受最大的壓力。第六層為內(nèi)膽，充滿空氣。

“桑巴榮耀 ”具有獨(dú)特的對(duì)稱性，比一般球更穩(wěn)定、更易于控制，為比賽帶來更好的場(chǎng)上控球、觸球、穩(wěn)定性以及空氣動(dòng)力學(xué)性能。

當(dāng)然，俄羅斯世界杯官方用球，也沒有令人失望。2018年俄羅斯世界杯用球名為Telstar 18（"電視之星18"），采用巴西環(huán)保材料甘蔗提取物制成。"電視之星18"的最獨(dú)特之處在于植入NFC芯片，可智能手機(jī)交互，方便用戶獲取互動(dòng)信息。

2022年卡塔爾世界杯官方用球的名字是“Al Rihla”，如果翻譯成中文釋義，意思就是旅程的意思。足球外形設(shè)計(jì)的靈感主要來源于卡塔爾當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的國旗，還有一些標(biāo)志性的船只，包括卡塔爾地區(qū)的文化等等。

2022世界杯官方用球?yàn)锳L RIHLA，這有可能是世界杯歷史上速度最快的足球， 足球使用紋理感聚氨酯材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，共有20個(gè)球面參與到拼接當(dāng)中，球面的裝飾則采用卡塔爾文化中的帆船、現(xiàn)代城市、國旗等元素進(jìn)行設(shè)計(jì)，足球材質(zhì)全部經(jīng)過相關(guān)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)，這還是世界杯上的第一款僅采用水性油墨與水基膠的世界杯用球，符合現(xiàn)在主流的可持續(xù)發(fā)展理念，這粒足球造型新穎、美觀實(shí)用，受到了很多體驗(yàn)足球腳感的運(yùn)動(dòng)員的好評(píng)，相信它也會(huì)在世界杯上跟隨球隊(duì)一起創(chuàng)造出輝煌的成績。

從近幾屆世界杯足球所用的合成材料，我們不難發(fā)現(xiàn)，世界杯用球的材質(zhì)也緊跟材料的發(fā)展，從最初的真皮材料到單一的合成材料，再到復(fù)雜的復(fù)合材料，逐步趨于具有更高性能，更智能，更環(huán)保的材料。這也更加證明了我們作為材料從業(yè)人員存在的意義。

我們?cè)诓牧习l(fā)展的一小步，都有可能成為足球材料發(fā)展的一大步，讓我們隨著“旅程”在為即將舉辦的2022卡塔爾世界杯喝彩吧！

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