2026年2月,冬奥会与冬残奥会再次如约而至。本届赛事在意大利的米兰与科蒂纳丹佩佐拉开帷幕。根据气象预测,赛场气温预计将徘徊在1摄氏度至10摄氏度之间。
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对于山区冬日而言,这样的温度似乎比预想中更为温和。这种微妙的气候条件却带来了一场复杂的博弈:运动员不仅需要针对变暖的雪况调整装备,还必须直面足以影响生理机能的寒冷挑战。
作为生物人类学家与材料科学家,我们长期关注人体在不同环境下的应激反应,以及如何通过材料革新提升竞技表现并应对健康挑战。在意大利的冰雪赛场上,生理机能与尖端科技的结合将成为运动员冲击巅峰的关键。
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参与户外赛事的运动员对寒冷及多变的天气早已习以为常,这本身就是竞技的一部分。尽管今年极寒天气出现的概率较低,但户外环境对竞技状态的影响依然不可小觑。
脱水是寒冷环境下极易被忽视的隐形威胁,因为人体在低温下的出汗感并不明显。 实际上,寒冷往往伴随着较低的相对湿度,这种干燥的空气迫使身体消耗更多水分来加湿吸入的空气,以保护脆弱的肺部。对于在比赛中剧烈喘息的运动员而言,这种方式导致的水分流失远超温和环境。
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人体为了维持核心体温,会发生血管收缩。虽然这种机制减少了向冷空气散失的热量,但会导致循环系统中的大量液体被推向肾脏,进而增加排尿频率。
虽然出汗强度不及高温环境,但运动员在保护性着装下的排汗依然客观存在。 身体产生的高热量与多层服装之间形成了一个高温、潮湿的微环境。
这个微空间不仅是水分流失的温床,更可能在分轮次的比赛中演变成安全隐患。以滑雪或单板滑雪为例,运动员在第一轮冲刺后往往汗流浃背,随后便进入漫长的等待。此时,潮湿的汗水层会加速体温散失,显著提高冻伤或失温的风险。
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抵御严寒的核心逻辑在于材料的选择与结构设计。
现代功能性服饰普遍采用“三层穿搭法”,旨在通过系统化的逻辑实现保暖、干爽与舒适的平衡。第一层是贴身层,通常由尼龙等排汗合成纤维或羊毛等天然纤维组成,负责迅速导离皮肤表面的水分。
第二层是保暖层,其材质多为多孔结构,如羽绒或抓绒。这种结构能有效锁住身体产生的热空气,延缓热量的流失速度。
第三层则是外层保护层,必须在防水防风的同时具备透气性,既要阻挡外界风雨侵入,又要确保内部湿气排出。轻便耐用的聚酯纤维和丙烯酸纤维是这一层的理想选择。
运动员的装备可以根据特定的竞技需求进行高度定制。 例如,材料工程师通过在尼龙等合成纤维表面添加特定涂层,赋予其防风防水的特殊性能。
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这些合成纤维与涂层在本质上大多属于聚合物。聚合物是由长链分子组成的复杂结构,既有石油基的聚乙烯、聚酯或聚四氟乙烯,也有天然存在的形式。事实上,人类体内的蛋白质和脱氧核糖核酸本质上也是聚合物的一种。 此外,内置电池驱动的主动加热夹克也已成为备选方案。
智能材料的介入
在科技前沿,一类被称为“相变材料”的智能材料正引起关注。它们由聚合物与复合材料构成,能够根据身体状态被动调节体温。当体温过高时,这些材料会自动吸收多余热量;当体温下降时,则会重新释放热量。
这种能量的吸放是通过材料在固态与液态之间的转换实现的,能够精准响应人体的自然信号。相变材料的核心意义不在于单纯的加热,而在于维持温度的动态平衡。
尽管这种技术尚未在运动员竞技装备中全面普及,但美国国家航空航天局早已对其进行了长期实验。 目前,这种技术已广泛应用于床品和毛巾等民用凉感织物中,防止人体在睡眠或运动中过热。
严寒中的风险并不仅仅针对运动员。当大多数观众通过室内供暖设备观看比赛时,仍有成千上万的现场观众和保障人员暴露在户外。与运动员不同,这些人员缺乏运动产生的高代谢热量,因此面临更高的寒冷损伤风险。
对于计划现场观赛或工作的人员,建议补充比平时更多的水分,并合理安排如厕时间。采用多层穿搭以便随时增减,并特别注意保护手、脚和鼻子等血液循环末梢。
寒冷会引发一系列代谢反应。例如,身体会通过肌肉微颤产生的震颤产热来维持温度。此外,体内的棕色脂肪组织也会被激活,直接消耗能量以产生热量。
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这些生理过程会消耗额外的热量,因此在寒冷环境下,饥饿感会来得更加迅猛。 无论是去洗手间还是去寻找食物,都是缓解寒冷、温暖手脚的绝佳机会。
我们往往视奥运选手为挑战自然的超人,但实际上,他们同样受限于生物本能。正是人类自身的生理调节机制与材料科学的飞跃,共同支撑着这些精英运动员在冰天雪地中保持体温,跨越人类极限。
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