2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫——運(yùn)動(dòng)裝備功能化材料研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題4分，共20分）1.功能化材料2.吸濕排汗材料3.輕量化材料4.智能響應(yīng)材料5.生物相容性材料二、填空題（每空2分，共20分）1.運(yùn)動(dòng)裝備中使用的功能化材料需滿足__________、__________、__________等基本要求。2.導(dǎo)電纖維如__________和__________常被用于制造具有傳感或抗靜電功能的運(yùn)動(dòng)裝備。3.典型的吸濕排汗材料通過__________和__________的協(xié)同作用將汗水快速導(dǎo)出服裝外層。4.聚氨酯（PU）等合成材料通過添加__________或采用__________工藝可以實(shí)現(xiàn)良好的輕量化和緩沖性能。5.常見的運(yùn)動(dòng)防護(hù)材料包括__________、__________以及新型復(fù)合材料等，其核心功能是吸收和分散沖擊能量。三、簡答題（每題8分，共32分）1.簡述導(dǎo)電材料在智能運(yùn)動(dòng)裝備中的主要應(yīng)用形式及其作用。2.比較輕量化材料（如碳纖維復(fù)合材料）與傳統(tǒng)材料在運(yùn)動(dòng)鞋中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。3.簡述選擇運(yùn)動(dòng)裝備功能化材料時(shí)需要考慮的主要因素。4.解釋什么是智能響應(yīng)材料，并舉例說明其在運(yùn)動(dòng)裝備中的一種潛在應(yīng)用場(chǎng)景。四、論述題（每題15分，共30分）1.分析吸濕排汗材料對(duì)提升運(yùn)動(dòng)員長時(shí)間高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的重要性，并說明其面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。2.探討功能化材料的發(fā)展趨勢(shì)（如智能化、環(huán)?；?duì)智能體育裝備未來設(shè)計(jì)方向的影響。試卷答案一、名詞解釋1.功能化材料：指通過物理、化學(xué)方法賦予材料除基本結(jié)構(gòu)性能外，具有特定功能（如吸濕排汗、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光敏、智能響應(yīng)、抗菌、阻燃等）的材料。**解析思路：*考察對(duì)功能化材料核心定義的理解，強(qiáng)調(diào)其“特定功能”屬性，區(qū)別于普通結(jié)構(gòu)材料。2.吸濕排汗材料：指能夠吸收人體皮膚表面的汗水，并迅速將其傳導(dǎo)至織物外表面蒸發(fā)散熱的材料。**解析思路：*考察對(duì)吸濕排汗機(jī)制的理解，強(qiáng)調(diào)其“吸收”和“傳導(dǎo)蒸發(fā)”兩個(gè)關(guān)鍵過程。3.輕量化材料：指在保證或提升特定性能（如強(qiáng)度、剛度）的前提下，具有較低密度的材料，旨在減輕裝備重量，提高運(yùn)動(dòng)效率或舒適度。**解析思路：*考察對(duì)輕量化材料核心概念的掌握，強(qiáng)調(diào)“低密度”和“性能保證/提升”的權(quán)衡。4.智能響應(yīng)材料：指能夠感知外部刺激（如溫度、濕度、壓力、光照、化學(xué)物質(zhì)等）并發(fā)生相應(yīng)的物理、化學(xué)或生物變化（如形狀、顏色、導(dǎo)電性、力學(xué)性能等改變）的材料。**解析思路：*考察對(duì)智能材料“感知刺激”和“響應(yīng)變化”雙重特性的理解。5.生物相容性材料：指人體與材料接觸時(shí)，不會(huì)引起明顯的免疫原性、毒性或刺激性，并能與人體組織和諧共存的材料。**解析思路：*考察對(duì)生物相容性定義及其在運(yùn)動(dòng)裝備（尤其涉及穿戴或植入）中重要性的理解。二、填空題1.運(yùn)動(dòng)裝備中使用的功能化材料需滿足__________耐用性、__________舒適性、__________功能性等基本要求。**解析思路：*考察對(duì)運(yùn)動(dòng)裝備材料選擇基本標(biāo)準(zhǔn)的掌握，耐用性、舒適性、功能性是核心考量因素。2.導(dǎo)電纖維如__________碳納米管和__________石墨烯常被用于制造具有傳感或抗靜電功能的運(yùn)動(dòng)裝備。**解析思路：*考察對(duì)常見導(dǎo)電纖維材料的了解，碳納米管和石墨烯是典型的導(dǎo)電纖維代表。3.典型的吸濕排汗材料通過__________毛細(xì)效應(yīng)和__________芯吸作用協(xié)同作用將汗水快速導(dǎo)出服裝外層。**解析思路：*考察對(duì)吸濕排汗機(jī)制的具體原理的理解，毛細(xì)效應(yīng)和芯吸作用是關(guān)鍵物理過程。4.聚氨酯（PU）等合成材料通過添加__________發(fā)泡劑或采用__________纖維纏繞工藝可以實(shí)現(xiàn)良好的輕量化和緩沖性能。**解析思路：*考察對(duì)材料改性實(shí)現(xiàn)輕量化、緩沖性能的具體方法的了解，發(fā)泡劑和纖維纏繞是相關(guān)技術(shù)。5.常見的運(yùn)動(dòng)防護(hù)材料包括__________金屬玻璃、__________高密度泡沫以及新型復(fù)合材料等，其核心功能是吸收和分散沖擊能量。**解析思路：*考察對(duì)常見防護(hù)材料類型的認(rèn)識(shí)，金屬玻璃和高密度泡沫是典型的沖擊吸收材料。三、簡答題1.簡述導(dǎo)電材料在智能運(yùn)動(dòng)裝備中的主要應(yīng)用形式及其作用。**解析思路：*要求回答導(dǎo)電材料的應(yīng)用場(chǎng)景（形式）以及這些應(yīng)用帶來的好處。主要形式包括：導(dǎo)電纖維（如導(dǎo)電紗線）織入服裝用于制作運(yùn)動(dòng)服，集成傳感器監(jiān)測(cè)生理信號(hào)（心率、呼吸等）；導(dǎo)電涂層或薄膜用于制造抗靜電服裝，防止靜電積累；導(dǎo)電材料用于可穿戴設(shè)備的電極部分。作用是：實(shí)現(xiàn)對(duì)人體生理參數(shù)的非接觸式或嵌入式監(jiān)測(cè)；提供舒適、安全的穿著體驗(yàn)（抗靜電）；構(gòu)成智能服裝的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)交互功能。2.比較輕量化材料（如碳纖維復(fù)合材料）在運(yùn)動(dòng)鞋中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。**解析思路：*要求對(duì)比輕量化材料（以碳纖維為例）與可能的傳統(tǒng)材料（如鋼、金屬合金、重型橡膠塑料）在運(yùn)動(dòng)鞋應(yīng)用上的不同優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)勢(shì)在于：顯著降低鞋的整體重量，減輕運(yùn)動(dòng)員足部負(fù)擔(dān)，提高步態(tài)靈活性和能量返回效率；保持或提升鞋的強(qiáng)度和剛度，提供良好的支撐和緩震；使鞋子更透氣、更舒適；有助于實(shí)現(xiàn)更符合空氣動(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)。3.簡述選擇運(yùn)動(dòng)裝備功能化材料時(shí)需要考慮的主要因素。**解析思路：*要求列出并簡述選擇材料時(shí)需權(quán)衡的關(guān)鍵點(diǎn)。主要因素包括：運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特定需求（如跑步需高回彈，登山需耐磨防滑）；運(yùn)動(dòng)員的生理需求（如排汗、透氣、保暖、舒適）；材料的性能指標(biāo)（強(qiáng)度、剛度、彈性、密度、耐久性等）；成本與生產(chǎn)加工工藝的可行性；材料的環(huán)保性與可持續(xù)性；安全性（生物相容性、無毒性）；美觀性要求。4.解釋什么是智能響應(yīng)材料，并舉例說明其在運(yùn)動(dòng)裝備中的一種潛在應(yīng)用場(chǎng)景。**解析思路：*首先要定義智能響應(yīng)材料的核心概念（感知刺激并響應(yīng)），然后結(jié)合運(yùn)動(dòng)裝備領(lǐng)域給出一個(gè)具體的例子并說明其原理或應(yīng)用前景。例如：智能響應(yīng)材料是指能夠感知運(yùn)動(dòng)過程中的特定刺激（如溫度變化、應(yīng)力應(yīng)變、濕度變化等）并作出相應(yīng)物理變化（如形狀記憶、顏色變化、電阻變化等）的材料。在運(yùn)動(dòng)裝備中的潛在應(yīng)用場(chǎng)景：一種具有溫度傳感和形狀記憶特性的智能纖維，可以用于制作運(yùn)動(dòng)服。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員體溫過高時(shí)，纖維感知溫度變化并改變相態(tài)或結(jié)構(gòu)，增加散熱表面積；或者，在關(guān)節(jié)部位（如膝蓋、肘部），材料在受到拉伸變形時(shí)產(chǎn)生電阻變化，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)節(jié)活動(dòng)狀態(tài)或壓力分布，并將信號(hào)傳輸給外部設(shè)備，提供運(yùn)動(dòng)姿態(tài)或損傷風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。四、論述題1.分析吸濕排汗材料對(duì)提升運(yùn)動(dòng)員長時(shí)間高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的重要性，并說明其面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。**解析思路：*要求深入分析吸濕排汗功能對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的積極影響，并探討實(shí)現(xiàn)這一功能的技術(shù)難點(diǎn)。重要性體現(xiàn)在：長時(shí)間高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中，人體產(chǎn)生大量汗液，若無法有效排出，會(huì)導(dǎo)致皮膚濕潤、粘膩，降低皮膚與服裝間的摩擦力，影響操作精密器械（如球拍、鍵盤）或抓握力；同時(shí)，濕氣浸漬會(huì)降低服裝保溫性能，導(dǎo)致體溫下降，影響肌肉協(xié)調(diào)性和反應(yīng)速度，甚至引發(fā)失溫風(fēng)險(xiǎn)。有效吸濕排汗能保持皮膚干爽，提升舒適度和操作穩(wěn)定性，維持體溫恒定，從而延長運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間，提高運(yùn)動(dòng)效率和表現(xiàn)。技術(shù)挑戰(zhàn)包括：實(shí)現(xiàn)汗液“快干”（快速從內(nèi)層傳導(dǎo)到外層并蒸發(fā)），而非僅僅“吸濕”（吸收后緩慢干燥）；確保在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的巨大剪切力和摩擦力下，材料的吸濕排汗性能依然穩(wěn)定；材料需具備良好的透氣性以利于汗液蒸發(fā)；在不同環(huán)境溫度和濕度條件下均能有效工作；成本控制與生產(chǎn)加工的復(fù)雜性；以及穿著的舒適貼合性。2.探討功能化材料的發(fā)展趨勢(shì)（如智能化、環(huán)?；?duì)智能體育裝備未來設(shè)計(jì)方向的影響。**解析思路：*要求結(jié)合材料發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)其對(duì)智能體育裝備設(shè)計(jì)帶來的具體變化和方向。智能化趨勢(shì)影響：未來智能體育裝備將更多地集成基于新型智能響應(yīng)材料（如自感知、自修復(fù)、能量收集、變色等材料）的內(nèi)置功能，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、無感的生理參數(shù)監(jiān)測(cè)（如實(shí)時(shí)血氧、乳酸濃度、肌肉活動(dòng)模式）；裝備能根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或環(huán)境變化自動(dòng)調(diào)節(jié)性能（如服裝根據(jù)體溫變化調(diào)整透氣或保溫性）；材料本身可作為傳感器或執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)裝備與運(yùn)動(dòng)員的更深度交互和協(xié)同工作；促進(jìn)“裝備即傳感器”理念的發(fā)展，使服裝、鞋帽等本身具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力。環(huán)保化趨勢(shì)影響