吹上天的碳板跑鞋是不是提速神器？深度解析碳板跑鞋的作用与适用人群

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你会开启碳板科技在跑鞋应用中的新世界

　　2019年10月12日，基普乔格在维也纳以01:59:40的成绩完成全程马拉松的挑战，这也是人类在42.195公里的赛场上首次突破2小时大关。

　　而在这次“破2”事件中，除了创造传奇的基普乔格外，他脚上的Nike AlphaFly也成为了大众关注的焦点。

　　“破2”成功后，“通过现代科技加持，跑鞋装备可以提升跑者成绩”成为舆论共识，尤其是基普乔格“破2”战靴在全掌碳板下通过分离气垫搭载双层前掌碳板的做法，更被认为是推动“破2”的“背后黑手”。

　　于是一夜之间，原本就“碳板热”的跑圈再次强化了“碳板提升成绩”的信仰。但，跑马的选手对碳板跑鞋的认识究竟如何，是否所有人都适合碳板跑鞋，以及碳板跑鞋又有几种分类呢……

　　今天，针对“碳板在马拉松鞋的应用作用”，我们做一些浅层的分析和探讨。

　　关于 “碳板”

　　什么是碳板？

　　其实“碳板”一定程度上是比较笼统的概念，就拿篮球鞋、跑鞋来说，可能不同品牌采用的碳纤维材料和制作工艺都有一定程度的区别。

　　我们通常所说的“碳板”（CARBON PLATE）是一种碳纤复合材料，由环氧树脂和碳纤维丝复合粘合形成。

　　碳板的优点非常容易概括：质量轻、韧性好、强度高。

　　碳板运动鞋代表

　　比较早期且有代表性的“碳板运动鞋”当属AJ11（乔丹不是中国乔丹篮球鞋）、NB990（总统跑鞋）。

　　AJ11在1996年问世时，Nike首次将碳板材料运用在篮球鞋上。这一个革命性的举措极大地提升了篮球运动员实战位移中的“稳定性”和“支撑度”，也就是我们目前针对碳板提到比较多的关键词“抗扭转”。

　　而AJ11的碳板形状比较奇特，这个异型的碳板构除了足弓处是一个闭合型的完整受力面，脚掌前后处均做了“挖槽”处理。

　　那这个设计的必要性是什么？

　　我们对此邀请了同济大学结构性能化实验室张啸团队对AJ11的碳板合理性做了理论模拟研究，在国际通用NURBS曲率协议下的三维建模平台Rhino及Grasshopper（面向参数化建模的编程可视化工具）、Kangaroo（弯折及扭转动力学模拟插件）、Millipede（有限元结构拓扑迭代优化插件）等工具的支持下，对AJ11在荷载下受力集中的部位进行求解，并计算其拉压主应力线。

　　弯折应力迭代计算应力位置（白色为受力状态）

　　扭转应力迭代计算应力位置（白色为受力状态）

　　在这个计算过程中，我们逐渐发现，如果要对运动员进行比较好的支撑保护和抗扭保护，大致是一个“X”形状的“理论碳板结构”。

　　AJ11的鞋底碳纤维稳定片肌理与应力走向一致

　　形态符合拓扑结构优化结果

　　这也验证了两个重点：

　　AJ11对足弓进行整面支撑，并对后跟部位进行了围裹，加强了前趾端应力保护。理论上完美限制脚部不合理形变，同时给与充分支撑。挖槽设计减少了不必要碳板面积，降低了质量，符合张啸团队的模拟结果。

　　无论是扭转还是弯折，足弓处应力集中，从运动保护角度出发，应该予以充分支撑保护。

　　而NB著名的总统跑鞋990，则更多考虑跑步运动员的扭动和位移不如篮球实战频繁和剧烈，着重做好上面说的第二点，也就是“足弓支撑”。

　　NB990总统跑鞋足弓支撑碳板布局

　　也符合拓扑结构优化对“支撑保护”的验证结果

　　“碳板”对运动鞋的加持作用

　　所以，通过以上两个经典案例，我们可以得出结论，碳板最初的应用价值体现主要是：

　　对中底底部进行结构加强，提升结构刚性

　　利用强大的抗拉性对抗鞋底弯折拉力，提供足弓支撑稳定性。

　　利用强大的刚性对扭转过程形成的脚底形变的抵抗，防止过度扭转。

　　所以，提升鞋子“稳定性”和“支撑性”才是碳板应用的核心关键，而传得神乎其神的“提供强大回弹”、“前倾推动力”等其他作用，基本上目前除了Nike顶尖的旗舰竞速跑鞋，市面上大部分跑鞋是无法提供这些额外作用的。（后面我们也会分析Nike铲形碳板应用和其他品牌的一些差异）

“碳板”类跑鞋

　　的分型和适用人群

　　“碳板”在跑鞋的应用分型

　　上面，我们提到：碳板在运动鞋方面主要提供“抗扭转”和“足弓支撑”，这显然不太符合目前“碳板可以提升运动成绩”的说法。

　　实际上，随着制鞋工业的发展，确实诸如NB总统跑鞋那种单纯支撑类的碳板运用模式在调整，比较典型的就是Nike从4%到Next%的这波破2营销。

　　首先，我认同Next%的铲形碳板可以对高水平运动员起到提升成绩的作用，但这不足以打破“碳板”跑鞋分型的结构，因为后续一系列模仿Nike做法的碳板跑鞋，实际上依然只能提供“抗扭支撑”的作用。

　　张啸团队对不同弯折角度进行不同次数迭代的测算，发现市面上销售的“X型”、“Y型”、“8字型”都符合一个通过的特征，以中心处为应力支撑核心为前后端提供一定平衡和稳定的调节。

　　这类碳板往往会被商家吹嘘到对抗Next%的提速能力，而实际上依然还是以抗扭支撑保护为主，不否认碳板刚性带来一定回弹加持，但很难归类到真正的“推动型碳板”，我更倾向于定义为“调节型碳板”。

　　也就是说：除了NB总统跑鞋那种类似TPU足弓支撑的“块状支撑碳板”和Next%这种革命性的“推动碳板设计”，市面上大部分碳板跑鞋属于“调节型碳版”。

　　HOKA ONE ONE CARBON X的“Y型”碳板

　　特步160X也是采用“Y型”碳板

　　三类“碳板”跑鞋代表

　　既然我们把碳板分为：推动型/调节型/支撑型，那不如就现身说法，举一些代表案例。

　　推动型碳板跑鞋：

　　严格意义上叫做“推动型碳板跑鞋设计”，“设计”是关键词。因为这一类的产品往往属于一个体系的设计，代表案例自然是Next%。

　　一款马拉松跑鞋并非搭载碳板就能起到推动作用，是一个复杂的综合设计结构决定的。以Next%这双鞋子为例，这里涉及到许多碳板之外的部分：

　　产品的雕刻感。

　　如果要让推动型碳板发挥最大作用，需要符合人体工学做更精准的测算，抗扭提供足底挪动的稳定，而包裹则提供对应的贴合。Next%的鞋带设计等细节符合“雕刻感”方面的满足度。

　　和中底之间的配合。

　　Next%采用Pebax发泡中底，阿科玛这个材料本身是非常难以进行发泡的，因为刚性强烈，贴合起来非常复杂。Nike找到了英国一家做人工血管和支架的公司，才成功地把Pebax进行复合发泡，尽管我们不知道里面添加了哪些复配成分，但只有这种“厚实高回弹”的中底才能完美地提供空间给予这种铲形曲面碳板进行嵌入，然后反过来强化这个中底的刚性，发挥中底的回弹。说得更加直接点，Next%给你来带的助推回弹感更多的是由其本身中底优越性产生，如果将其碳板放到一个特别普通的EVA中，效果将大打折扣！

　　产品结构曲度引导驱动和碳板之间的相互作用。

　　Next%的曲度设计“强行”要求跑者前脚掌落地，并依托碳板和中底的曲面铲形形成一个类似“跷跷板”的作用，迅速地过度蹬离。（前脚掌落地予以脚掌后部分一个回抬的驱动力，减少落地过度损耗，迅速过度）某种程度上，你跑地越快越能趋于稳定快递迈步，并且这个中底配合碳板将落地缓冲快速分解并予以回弹，这才是碳板回弹的核心，而不是碳板本身。这也是哪些薄底跑鞋很难完美利用这类碳板发挥作用的原因之一。

　　所以，推动型碳板对“结构设计”、“中底性能”要求非常高，除了Next%外，还能“入围”的或许有“李宁”、“NB的FuelCell 5280”、“多威神行者”，他们通过中底材料（例如Pebax）和产品翘度引导，会有一定提速作用，但具体效果的验证不同于“抗扭测试”，涉及更多的知识领域，无法通过单一实验举证。

　　多威神行者极端竞速跑鞋

　　内涵异形不对称碳板

　　鞋头翘度配合PEBAX夹层引导前倾推动

　　调节型跑鞋碳板：

　　这类碳板多以“X”、“Y”、“8”型构造，强化交叉中心位置支撑的同时将碳纤维构造做了延伸（这个延伸可以是X型四周散射，可以是Y型前交叉，也可以是8字型前后环绕），这个延伸部分除了使得这个碳板除了中心位置足弓支撑作用外可以控制运动时发生的脚部形变，借助碳板的刚性和弹性平衡，不断维持动态稳定。

　　例如刚在广马突破210的特步160X，这种Y型碳板主要还是巩固足弓的力量支撑，通过衍生前端的两个碳板控制运动形变，提供抗扭支持。

　　尤其通过底部结构观察，碳板落在足弓部分的做法还是趋同于常规TPU足弓支撑的作用。

　　当然，我们不否定这些调节型碳板存在一定回弹反馈的加持作用，但是这个作用需要协同最优质的中底材料和曲面异形工艺才能发挥最大的作用。

　　支撑型跑鞋碳板

　　这类碳板跑鞋中碳纤维的价值主要体现在两个方面，一是足弓支撑，二是控制最佳弯折点。

　　不少球鞋测评员都有“对折”足弓处的习惯，暂时不去讨论这个行为的必要性，可倘若一款跑鞋的足弓处硬度和整个平面中底一致，我们在运动时就会呈现“自然弯折”，而硬质支撑的位置决定了某个区域无法被弯折，那变相就引导跑者弯折行为发生在跖球支撑点着地后自然向前，并且，跑者向前发力时足弓需要承受较大的集中受力，碳纤维的刚性和强度均大于TPU，且不容易断裂，因此支撑型碳板未来取代常规TPU支撑也会成为一种趋势。

　　例如2019年的多威征途，安踏C202等旗舰跑鞋就采用了这种做法。

　　安踏C202中腰防扭转稳定碳板

　　多威MR3900征途足弓支撑碳板

　　其实不少跑者都有疑惑，支撑型碳板只有一小块，能有什么作用？而实际上，这个碳板摆放的位置和区域都是有讲究的。

　　以多威征途为例，他们的研发团队为了确定这个所谓的“一小块”位置，对跑步的“起步-弯折-落地”做了许多模拟才优化出一个最合理的区间位置。

多威MR3900征途碳板位置起步/弯折阶段模拟

　　多威MR3900征途碳板位置落地阶段模拟

　　然后对不同阶段理论碳板最佳位置进行四维叠加

　　最终结算出最右侧目前征途碳板的实际摆放位置

　　征途测算出的这个支撑区域既不会影响弯折，也在一定程度上巩固了前后脚掌中间的“桥”。对于日常训练、大跑量跑者来说，可以在一定自然跑动状态下磨砺自身能力，又予以一定保护，对应其“训练跑鞋”的定位还是做了充分研究后下定的。

　　不同碳板跑鞋适应人群

　　推动型碳板，主要还是以追求成绩的高水平全马跑者为主要受众，如果要定量一个标准，我个人推荐330以内。至于产品推荐，那不需要多说了，Nike的Next%自成一档。

　　除了Next%，姑且把李宁的、多威的神行者都纳入这个范畴。

　　接近推动型碳板概念的跑鞋（都搭载PEBAX材料）

　　上图：李宁

　　下图：多威神行者

　　之所以不是特别推荐中低水平运动员选择推动型碳板的原因，说得形象一点（不太严谨），就是你长时间惦着脚会感受到后面跟腱有一股拉扯的张力导致酸痛。对于水平不够的选手，强制前倾会导致小腿力量和跟腱力量过度释放，影响自身健康和安全。

　　其次，next%的伴生弱点是“跑慢了反而不够稳定”。因为人体需要去适应这个曲面带来的前倾，只有在高频蹬地中才能有足够的推动力量去维持这个姿态的稳定。再换一个形象一点同样不够严谨的说法，所有的钉鞋都是前脚掌上钉，因为这个产品的使用者趋同了产品应用模式。

　　同样，这一类跑鞋也对跑步姿态有一个引导，碳板也其中扮演了重要角色，而你是否适合这个引导（前倾）取决于你的配速。所以，330不会是一个严谨的分界线，但至少这类推动型碳板跑鞋不会适合新手小白。

　　此外，如果你是力量比较弱的高频跑者，且体重较轻，这类产品也可能会对跟腱产生一定压迫感，可以优先选择亚瑟士虎走、多威MR9669这类传统薄脆竞速鞋。

　　那些大跨步的力量型跑者是享受Next%这种“分解大冲击后迅速回弹”推动碳板跑鞋的最佳人群。

　　而调节型碳板跑鞋和支撑型碳板跑鞋主要的差异是，前者抗扭作用更明显，部分异型碳板也会提供一定的蹬地回弹，后者主要提供足弓支撑。

　　对于人群方面而言，这两种碳板的差异性不大，调节型碳板可能对于那些竞技水平中等左右的跑者更友好，他们的运动能力还是可以发挥出一定的碳纤维回弹作用和蹬地反馈，而支撑碳板更适合训练。

　　调节型碳板跑鞋推荐：

　　HOKA ONE ONE EVO CARBON ROCKET

　　上面我们给大家展示了这款产品内置的碳板是一个“Y型”结构，主要以足弓支撑、抗扭转、前端嵌入中底提升泡棉刚性和回弹为主，这是一款比较适合大众跑友的调节型碳板跑鞋，对于想要提升成绩的4小时左右人群是不错的选择。

　　这款跑鞋的碳板和ProFly缓震泡棉位置的嵌入关系偏向于鞋底，因此跑者适应这款跑鞋的门槛很低，变相的，它也不像Next%可以提供前趋引导和协调跑步姿态的作用，这块碳板更像是强化版的“支撑型碳板”，对大部分选手和场地选择都比较友好。

　　支撑型碳板跑鞋推荐：多威MR3900征途

　　征途的碳板，我们在上面讲解“支撑碳板”时就做了足够多的阐述，这个取位是考究过的，绝对不是个别跑友揣测的“随意置入一个碳板”。如果对这个话题感兴趣或者有耐心，可以看看下面这个视频，时长比较长，姑且取名《多威征途跑鞋碳纤维片取位力学分析纪录片》。

　　多威征途跑鞋炭纤维片取位力学分析纪录片

　　征途的碳板经过无数次计算取位的目的除了确定不同运动姿态下最密集核心的应力部位外，也强调了最佳弯折位置这个概念，碳板太长会干扰到弯折点，太短会失去支撑效果，包括鞋子前脚掌的挖渠，也是为了引导跑者以更合理的弯折方式落地和蹬离。

　　而“支撑型碳板”跑鞋以训练为主的定位我认为也是相对科学的，因为这类产品的碳板类似TPU支撑，但是在强化中底刚性，延长材料衰老，提供回弹协助方面强于TPU。

　　而这些特征指向都利好与那些大跑量跑者的需求。而且，支撑型碳板更强调人依赖于自身合理的肌肉核心迈步，也就是说，如果你把“推动型碳板”比喻为载人火箭，“支撑型”碳板则是自行车，前者有一些外源性燃料支持，后者是依靠自己的力量推动自己前进。

　　在一定支撑保护下进行自己力所能及的跑步训练是支撑型碳板存在的主要目的，因此类似多威征途、安踏C202这样的跑鞋，适应面也是非常广，且不容易踩雷。

“碳板”是每位跑者

　　都要信奉的神话吗？

　　“碳板”在跑鞋的应用确实强化了一些产品功能，但许多跑友盲目信奉碳板的行为并不可取。

　　首先，碳板也分三六九等，且工艺差距很大，一些次品碳板的脆度很大，容易掰折，强度还不如常规TPU或者玻纤。

　　其次，碳板这个概念容易被商家炒作，引导消费者“将碳板和昂贵划上等号”。

　　再次，不是所有人都适合“推动型碳板”跑鞋，当你小腿力量和配速不够的时候，会给跟腱带来一定压力，这种情况，盲目跟风并不可取。

　　最后，感谢同济大学结构性能化团队张啸对本文提供相应科研素材，让跑友们有机会更深入地了解碳板在跑鞋中的运用，也希望本文可以帮助大家合理选择最适合自己的碳板跑鞋！