快、护、暖、美，解锁冰雪健儿赛服的那些“黑科技”
发布时间：2022-02-11 18:24:54来源：中央纪委国家监委网站
（视频制作｜叶源昊，采访、拍摄｜管筱璞、李云舒）
中央纪委国家监委网站管筱璞报道今朝试剑，在此一搏。2月5日晚，中国短道速滑混合团体接力队在决赛中以2分37秒348的成绩摘得中国体育代表团在北京2022年冬奥会上的首金。比赛异常激烈，中国队与第二名的成绩仅相差0.016秒。赛场上不仅比拼运动员自身的天赋、汗水和心理素质，同时还要比拼一个国家的训练、科研、制造等综合实力。
2019年，随着“北京周期”来临，北京服装学院获批“科技冬奥”重点专项“冬季运动与训练比赛高性能服装研发关键技术”项目，项目总负责人、北京服装学院长聘教授刘莉和团队得以接触更多的冰雪项目，与中国冰雪深深结缘。
因项目延展和纵深需要，目前已有30个单位共同参与到跨学科合作研发中。科研团队解决“快、护、暖、美”四个关键技术问题，实现竞速类项目服装、防护材料及装备、耐低温保障材料及装备、技巧类项目服装四类产品创新。综合减阻设计、高科技防切割面料、主动加热技术……一项项“黑科技”让中国运动员自信上场、驰骋冰雪！
改变高水平运动员在海外定制赛服的历史，捧着心做赛服，只为助力运动员在赛场绽放
刘莉长期从事功能性服装的教研工作，涉足冰雪运动赛服纯属偶然。
时间倒回到花样滑冰国际赛事2018至2019赛季。一天，刘莉突然接到国家体育总局冬运管理中心的电话，希望能为双人滑选手隋文静、韩聪定制比赛服装，需要在三周内完成6套比赛服的设计和制作工作。
临危受命，凭借对服装的深刻理解和积淀，刘莉带领团队圆满完成了任务。2019年3月，花样滑冰世界锦标赛在日本埼玉开赛，隋韩组合以自由滑155.60分、总成绩234.84分，打破自由滑和总成绩双料世界纪录一举夺冠，赛服为他们精湛的技艺增色不少。这一次成功合作，拉开了北服团队为冬季项目设计服装的序幕，也改变了高水平运动员在海外定制赛服的历史。在之后四个赛季的合作中，团队一共为中国花滑队设计制作了170套赛服。
2月7日，北京2022年冬奥会花样滑冰团体赛冰上舞蹈自由舞比赛在首都体育馆举行，图为中国选手王诗玥（右）、柳鑫宇在比赛中。新华社记者王毓国摄
根据项群理论，与跳水、体操等项目类似，花样滑冰是一项典型的难美性项群运动，既是“难”的，又是“美”的。既是追求速度感和难度动作的冰上运动项目，又十分讲究艺术表达，这对赛服也提出了相应的要求。
熟悉音乐、设计手稿、测量体型、制作裸服、镶钻装饰、陆上试穿、冰上试穿……一件花滑赛服从无到有，从设计到成型，环节众多。
花滑服装设计并没有统一的风格，设计者前期需要做大量功课，不仅要熟悉参赛的舞蹈和曲风，还要结合运动员的动作、身材、个性、喜好、审美等量身定制，边设计、边碰撞、边契合。“有些时候为了保密，我们也不知道具体曲目，只能得到一些大方向上的信息，比如‘浪漫的’‘忧伤的’等等。”刘莉告诉记者，设计师先是基于对音乐风格的理解提出设计方向，再与运动员、编舞、教练共同商讨，是一个综合创作过程。有时，还会根据具体情况邀请专家参与研讨，沈从文的弟子、古代服饰文化专家赵连赏就是他们的“座上宾”。可以说，每一件衣服都经过了独一无二的艺术创作过程。
其中的“门道”也不少。技术难度动作较高的表演对服装重量要求较高，美观亮眼的同时，还需确保面料轻盈、运动伸展性能好；双人滑比赛中涉及抛跳动作，女运动员着装设计装饰时，要注意避开男伴托举的重点部位。此外，高级、好看的面料也可能并不适合，比如高定蕾丝面料，虽然花纹精细，但不耐拉拽，最新的面料也不一定就合用，因为还没有经过实战检验……
“我们以前设计礼服，坐着或者站着拍个照、摆几个pose就完了。可是对于花滑来说，要旋转跳跃，甚至还要把人抛出去，这对服装的要求太多了。”设计师孙雪飞解释道。
精细的苏绣、闪耀的水晶、考究的纹样、飘逸的水墨色调……近距离欣赏赛服，说是艺术品也不为过。“我们也知道，电视画面未必能将赛服的精妙尽数展现，但是我们依然不遗余力要做到最好，真正是捧着心为运动员做赛服。”刘莉表示，“一来我们想给运动员信心，大家竭尽所能，用最好的材料、工艺做出这身赛服，希望他们体会到国家对他们的重视，能够发挥出色；二来我们交付的赛服，任何一处细节，都要经得起特写镜头的检视考验。”
竞速类比赛中，0.01秒就可能决定一块金牌的归属，这0.01秒的差距也许就来自服装和装备，赛服的背后是强大的科技助力和集体的力量
2021年9月26日，新疆乌鲁木齐。平昌冬奥会速度滑冰男子500米铜牌得主高亭宇在2021-2022中国杯速度滑冰精英联赛中以33秒83的成绩刷新了他个人保持的全国纪录，创造了该项目本赛季的世界最好成绩。这也是历史上排名第三的好成绩。这无疑对中国冰雪运动是一大激励。
在新闻画面中，不少人注意到，高亭宇的赛服有别于其他选手，只有黑白两色，略显朴素。事实上，这是科研团队为他打造的第七版过程样衣。尽管还来不及装饰色彩，但这件集合了众多科技亮点的样衣，依然助力选手取得了好成绩。
这款赛服，又被称作“站不起来的比赛服”。据了解，运动员赛服由多种面料组成，结构上一般需要适度分割。速度类项目赛服通常为紧身连体服，其特点是服装前身有较强拉力，在躬身状态下能保持运动姿态稳定，通俗来说，就是“站不起来”。除了最佳姿态立体裁剪，减阻结构、适度压缩等也是此类服装的设计重点。
2月8日，北京2022年冬奥会速度滑冰男子1500米决赛在国家速滑馆“冰丝带”举行，图为中国选手宁忠岩在比赛中。新华社记者王建威摄
赛服的研制背后有强大的科技助力。“竞速类比赛中，0.01秒就可能决定一块金牌的归属，这0.01秒的差距也许就来自服装和装备。”刘莉曾多次表达这一观点，速度滑冰等竞速类比赛追求“快”，服装设计首先要考虑风的阻力。“并不是越光滑的表面，风阻越小。恰恰是一种有肌理的凹坑结构面料，产生的阻力才是小的。并且，在身体不同部位，凹坑结构的形状、大小、深度都有所不同。”
耗时整整两年，研发人员根据不同项目的运动姿态、速度特点，制备高性能减阻面料，并在全球范围内搜集和测试150多种面料的基础性能，应用于服装减阻设计中，多个高校和企业参与其中。比如，清华大学、武汉体育学院做服装的减阻机理设计，东华大学做减阻面料设计，广东德润纺织有限公司负责织造面料，安踏（中国）有限公司负责进行整体服装制作。
冬奥赛服所有面料和设计都要提前在风洞“吹吹风”，仅速度滑冰一个项目，就筛选了几十种减阻面料、56种服装结构，单是帽型就做了21种
赛服减阻设计是否管用？这得由负责执行风洞测试与效果反馈的北京服装学院来回答。
风洞实验原本主要用于航天、建筑等领域，通过模拟风速检验房屋、桥梁的安全性。在欧美冰雪运动强国，这一技术已经被广泛应用于竞速类运动项目的减阻研究，以帮助运动员改善装备、提高成绩。
2020年，国家体育总局建成两大两小体育风洞，对冬季运动项目的每支队伍都进行了运动姿态的科学化评价与矫正，成为项目组能够系统实施研发的基础。冬奥赛服所用的所有面料和设计都要提前在风洞“吹吹风”。仅速度滑冰一个项目，就筛选了几十种减阻面料、56种服装结构，单是帽型就做了21种。
“我们始终以运动员的实际需求为出发点，为他们量身定制版型，并且根据他们的运动习惯和肌肉线条进行裁剪，最重要的还是要根据运动项目的特点配备对应的运动科技，这样才能助力运动员在赛场上的表现。”安踏装备研发人员告诉记者，以钢架雪车鞋为例，这款运动鞋应用了3D打印钛合金的航天科技及仿生流体力学设计，实测显示能帮助运动员在起跑推进阶段最高提升0.054秒。在分秒必争的赛场上，这是科技带来的优势。
“决定要彻底攻克自主研发，是因为存在一些‘卡脖子’问题。我们在海外定的一些服装，经过风洞测试发现没有达到承诺的科技水平，我们必须自己进行创造。”刘莉说。让团队欣喜的是，经风洞测试验证，最佳姿态速滑服比海外采购赛服的减阻超过11%；新款短道速滑服最大减阻率超过10%；根据高山滑雪项目各小项速度差异较大的特点，细化有关比赛服设计，最大减阻率超过9%。
冰雪项目风险高，对于科研人员来说，能为运动员减少一点运动伤害，非常有意义
踏冰而来，翩然起舞，冰刀在偌大冰面划过的痕迹渐次舒展；躬身向前，势如疾风，转弯处加速驰骋，几乎贴冰而行；纵身一跃，尽情翻转，那是天与地之间的自由……冰雪运动看似轻盈灵动，其实背后的危险性一点也不低。冬季项目运动员在高速运动状态下，发生冲撞或拉扯，甚至引发危险的事例并不鲜见。据统计，2014年索契冬奥会损伤率为14.1%，2018年平昌冬奥会损伤率为12.6%，远远超过夏奥会。
以高山滑雪为例。项目时速可达130至140公里，运动员还要穿越旗门、完成比赛规定动作，肩部、大腿、肋下的软组织极易受伤。“穿越旗门时，那个杆会反弹，运动员每天至少要滑二三十趟，就是要被打到两三百次，全是淤青。他们特别不容易，对于我们科研人员来说，能减少一点他们的运动伤害，非常有意义。”国家冬季运动服装装备研发中心专项负责人、北京服装学院教师张鸣雯表示。
2月8日，北京2022年冬奥会高山滑雪男子超级大回转比赛在延庆赛区举行，中国选手徐铭甫参赛。（图片来源：视觉中国）
归国前，张鸣雯曾在澳大利亚迪肯大学前沿材料研究院工作，专攻摩托车骑行安全研究。国际雪联规定的运动护具安全标准就是参考摩托车骑行安全标准设立的。2020年，她受邀回国参与科技冬奥冬季运动比赛服专项研究，她首先着手对滑雪项目防护装备进行研究，与团队开发了全新结构的防撞击护片。该组护具能有效保护运动员受击打部位，且外形柔软、灵活度高，对运动员的动作影响极小。不仅如此，项目组还为运动员配备了垫片、背甲等护具，赛服设计也采用了新型柱状阵列式抗冲击结构和新型吸能缓震材料。
再看短道速滑。由于赛道较短，弯道提速容易滑出，加之运动员脚踩冰刀，瞬息之间，赛场上常常会出现运动员的跌撞擦碰，颈部、腹股部、腋部、臀部、下臂、手部、膝盖都很容易受伤。为尽可能避免危险，国际滑联从2003年7月1日起，要求所有运动员参赛时必须身穿防切割服。
考虑肌肉压缩、服装减阻等功能，该项目赛服使用新型的高弹防切割面料，运用专利技术，由单向防切割升级为双向，在保持弹性的基础上，防切割性能提高了20%至30%，给运动员提供了全方位防护，“冰刀划不破”已不在话下。
张鸣雯介绍，这是两种性能纱线的复合，同时结合了原料的超强超韧和超弹两种性质，所以就可以把它做成运动面料，同时它又有很好的耐刺割性能，防护功能更强。
“这其实是一对‘矛’和‘盾’的关系。”刘莉解释道：“防切割能力主要来自面料中一种高强高模纤维，它的缺点是弹性较差。防切割能力越强，必然导致服装弹性减弱。我们的任务就是找到其中的平衡点，帮助运动员在适应规则的前提下赛出好成绩。”
国家冬季运动服装装备研发中心已建立起完全自主研发的高性能运动服装体系，掌握了自己的知识产权
“速度类项目，比如短道速滑、钢架雪车，服装和装备综合减阻是核心；技巧类项目，比如花样滑冰、自由式滑雪等，增强服装的表现力是关键；综合类项目，比如北欧两项，既有点技巧，又带点速度，就需要综合考虑。”谈起设计心得，刘莉如数家珍。
北京服装学院教授刘莉带领团队进行冬奥国家（集训）队比赛训练服的研发工作。图为刘莉及其团队在制作国家花样滑冰（集训）队比赛服，服装上的花色都是一针一线绣上去的。（图片来源：视觉中国）
在她看来，“暖”其实是赛服中“最不受关注”的部分。原因有三：一是竞技运动赛前都会热身，短短几分钟的比赛过程不需要保暖，而长距离项目比赛中会逐渐释放热量；二是如高山滑雪类项目，国际雪联对比赛服的透风性等参数有严格规定；三是所有竞技运动都是以成绩为导向，一切阻碍成绩获得的设计都会被认为是无效设计。
不过，赛前、赛后、日常保障中，保暖依然重要。为此，团队也作出相应设计：一是提升纤维保暖率，二是采用主动加热技术，把电能转化成热量，将加热膜和线植入训练服装中，保障穿着训练服的人员在零下30℃环境下可持续作业8小时以上。
本届冬奥会新增了自由式滑雪空中技巧混合团体项目，中国运动员具备一定优势，他们的表现令人期待。从服装色彩、条纹设计到版型，科研人员也尽可能方方面面都为他们考虑周全，助力争金。
在同一背景色下，不同的赛服颜色是否会对裁判打分产生一定的影响？能否有益于运动员去展现这个动作和一些技巧？答案是肯定的。
从比赛服的色彩入手，优化设计方案，确保中国运动员的战衣更美观、更舒适、更给力，是“自由式滑雪空中技巧比赛服视觉设计要素对运动员技术表现评价的影响”课题组的任务。
根据赛程安排，该项目在下午6点后比赛。北京服装学院服装艺术与工程学院院长助理王艺璇介绍：“北京2月份的18点，天色已经比较暗了，我们选择深蓝色甚至更深的颜色作为背景色，但是雪道颜色很浅，如果在背景色里比较凸显，可能在雪道上呈现就比较弱。我们要判断哪一部分动作是比较关键、需要凸显的。”
除了色彩，团队还把条纹设计纳入考量。条纹的粗细、形状如何、分布在比赛服的哪些位置，这些不仅会影响美观度，恰当的设计还会帮助运动员更好地施展动作，凸显力量感，展现姿态美。
“运动员在空中起跳的时候是需要举臂的，包括滑板的瞬间都是要抬臂的，这就需要我们这个面料有弹性。版型如果太宽松，会受到一些阻力的影响，起跳时的速度就不够了。而有条纹的状态，在旋转过程当中，从审美上看，更有欣赏性，从技术表现上看，会显得更直、更紧绷。”北京服装学院副教授江影说。
光影、天气、服装动态、运动员姿态……好的设计不仅是呈现在图纸上，更要放在真实场景中进行检验。三维数字化呈现技术的引入，就在一定程度上实现了把赛场带进工作室，种种变量悉数纳入考虑，全方位模拟观众视角、裁判视角，还原比赛现场，自然有利于得出更科学的结论。
此外，采集我国冰雪项目专业运动员的人体数据和体表形态，也是必不可少的关键一环。2021年3月起，刘莉及其团队为400多名运动员进行了三维测量，通过大型测量设备和手持类三维扫描仪，有关运动员的人体关键指标及体型特征被精准记录下来，为赛服设计提供数据支撑。同时，他们还追踪运动员的动作，细化研究其皮肤伸展规律，进而精细化设计比赛服的结构，使其最大程度符合运动员的动作规律。
2000多份设计手稿，110多款样服打版，超过800个小时的风洞测试，如今，国家冬季运动服装装备研发中心建立起完全自主研发的高性能运动服装体系，掌握了自己的知识产权。“成绩永远属于运动员与教练团队，但对于参与其中的设计师、工艺师而言，场上取得的成绩也是莫大的鼓励，我们为参与到冬奥事业而自豪！”刘莉说。
编辑：吴宇轩
校对：张颖楠