滑雪、骑行等一些运动项目，由于场地复杂，速度较快、技巧难度大，运动者在高速运动状态下一旦发生撞击、摔滑等事故，将会造成严重伤害甚至危及生命安全。研究表明，使用护背、护腕、髋垫、膝关节垫等防护装备可以明显降低运动者受伤的整体风险。因此防护装备已成为必要的运动装备之一，尤其是近年来随着“带动三亿人参与冰雪运动”目标的提出，运动防护装备行业也迎来史无前例的发展机遇。本刊特设专题系列从护具所用抗冲击材料的研究、相关产品的外观设计到商业品牌推广等多个角度剖析运动防护装备的发展现状，本期主要介绍护具形制结构的研究进展。

防护装备的安全性和外观形制受相关标准的严格规范。目前市场上主流的高端滑雪护具产品大多使用D3O材质，由于各品牌的材料配方均由D3O实验室提供，且受限于标准CE EN 1621-1的形制要求，不同品牌同一防护级别的护具在大小、厚度和防护性能上均非常近似。在细节设计上，开设散气孔以提高样品的散热性，部分边缘区域留有开口以增加护具在运动中的可弯折性。

由于护具产品在使用过程中存在损坏现象，为方便更换，大多数关节护具会通过插片的形式与服装结合。某些品牌会设计相应的紧身衣，在特定部位设置内插口袋，填充垫片进去。紧身衣对身体具有优良的包裹性，可增加护具与身体的贴合度。

近来，仿生学也给予了防护装备新的设计理念。像穿山甲、龙虾等动物会通过坚硬的外壳来保护内部柔软的身体，品牌Dainese就曾借鉴该类元素来设计护背；在其最近的设计中，分形（fractals）概念开始被借鉴，以创建更为复杂精巧、防护性能更好的护背产品。分形结构的设计中引入了较多的镂空，在某种程度上能减重减负，改善其在低温条件下的弯折性，并且有助于散湿散热。

Dainese还是第一个将集成安全气囊系统引入防护装备的品牌，其最负盛名的产品当属D－air安全气囊系列。在高速碰撞中，事故的发生通常会在0.08s内结束，而D－air安全气囊宣称可以在0.05s内完全展开。在其2019年发布的Smart Jacket中，Dainese披露了D－air安全气囊的一些最新技术细节。该技术的关键在于如何在事故发生的瞬间完成充气，并有效吸收、化解强大冲击能量。在D－air系列产品的内部交织了数以百万计相连的细丝组织，撞击的瞬间气瓶中的气体会被充入细丝组织内，而且这种集成的微结构可以确保整个表面的膨胀是均匀且可控的，因此气囊表面会保持均匀的压力，使气体不会因受压而流走。目前，这种安全气囊的相关专利技术仅被Dainese和Alpinestars两家防护装备领域的巨头所掌握。

Smith在其头盔产品中应用了Koroyd微型管状结构。Koroyd是一种微型塑料超薄管结构热塑体，具有超轻、透气、吸能的特性。其机械强度稳定，重量非常轻，通过调节管径的大小、密度等，可以对应用场景进行订制，灵活调整其抗压强度。将其应用在头盔结构中，一方面可以通过结构自身可控地起皱坍塌溃缩吸能，真正地吸收并消耗绝大部分能量，具有超强防护特性；另一方面在不影响安全的前提下可提供最大程度的通风排气通道。

更多内容，请关注本刊2023年第4期《冬季运动抗冲击防护装备的研发进展》一文。