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十大领域用化工新材料发展研究 | 体育休闲领域篇

“十大领域用化工新材料发展研究

体育休闲领域用化工新材料发展趋势研究

霍正元 齐景丽 袁霞光

体育承载着国家强盛、民族复兴的伟大梦想。习近平总书记高度重视体育强国建设,强调“体育强则中国强,国运兴则体育兴”,并指出要不断开创我国体育事业发展新局面,加快体育强国建设。《中共中央关于党的百年奋斗重大成就和历史经验的决议》明确提出,要加快体育强国建设,广泛开展全民健身活动,大力弘扬中华体育精神。

发展壮大体育产业是建设体育强国的必然要求,2025年8月,国务院办公厅印发《关于释放体育消费潜力进一步推进体育产业高质量发展的意见》,明确提出到2030年体育产业总规模要突破7万亿元的发展目标,并从扩大体育产品供给、激发体育消费需求、培育体育产业增长点等七个方面提出20条具体举措。其中,关于“发展户外运动产业、培育壮大冰雪经济、推动体育用品升级”的要求,对体育用品制造业的高质量发展提出了更高期待。

作为体育产业的物质载体,体育用品制造业的发展离不开化工新材料的支撑。作为体育产业高质量发展的“催化剂”,化工新材料是我国从“体育大国”迈向“体育强国”的重要技术支撑。本研究通过系统梳理体育休闲领域对化工新材料的需求,深入分析行业痛点难点和新兴市场发展机遇,提出加快提升自主化水平、支撑体育强国建设的化工新材料发展方向。

一、发展体育休闲领域化工新材料的必要性

(一)抢占科技制高点,保障产业链安全

体育休闲产业作为我国“幸福产业”和“绿色产业”的重要组成部分,其背后折射出高科技材料日益激烈的竞争态势,突破相关化工新材料的关键技术瓶颈,对支撑国家重大战略部署具有重要意义。一是提升战略新兴产业竞争力,体育休闲领域作为新材料应用的“试金石”和“展示窗”,能够直接拉动对高性能纤维、特种弹性体、生物基材料、智能响应材料等的需求。通过在消费终端实现突破,可以反向驱动上游原材料和工艺技术创新,形成从“实验室”到“赛场”再到“市场”的完整产业链,全面提升我国在新材料领域的全球竞争力。二是保障关键供应链安全自主可控,我国在高端跑鞋中底材料、高性能碳纤维自行车架、专业级防水透气薄膜等高端体育用品领域使用的关键核心材料仍长期依赖进口,高端体育产品供给能力始终处于被动追赶状态,不仅在价格上受制于人,更在原材料供应稳定性和定制化开发上缺乏话语权。三是引领绿色可持续发展,在体育休闲产品中推广生物基、可降解、可回收的化工新材料,契合全球可持续发展潮流,更是行业未来发展的大势所趋,不仅是履行社会责任,更是强大的品牌差异化工具。

(二)赋能新产品开发,重塑价值链优势

体育休闲产业正加速从传统制造向智能制造转型,化工新材料作为核心驱动力,正引领体育用品制造业实现产业升级。一是打破同质化竞争,迈向高端价值链。针对中低端体育用品同质化问题,通过应用新型化工材料,开发具有轻量化、强缓震、高回弹、防护性、感温变色、压力传感等独特卖点的产品,从而摆脱传统价格战,抢占利润更丰厚的细分市场,实现从“中国制造”到“中国创造”的跃迁。二是催生新业态与商业模式,打造全新品类和消费场景。轻质高强材料推动了超轻徒步装备、城市越野跑鞋的流行;环保材料催生了“可持续时尚”运动装备;3D打印等为新商业模式提供了技术基础,拓展了产业边界。三是强化全产业链创新和技术进步,构建良性产业生态。体育休闲产业是化工新材料、智能制造、工业设计、数字技术多维融合的绝佳平台,带动了从化工原料、材料改性、精密模具到智能装备等一系列上下游产业的协同创新,提升“材料-设计-制造-品牌”制造业的能级。

(三)提升运动体验感,助推大健康产业

化工新材料作为科技创新与人民健康福祉的重要纽带,其发展直接影响全民健身战略的推进效果和人民生活品质的改善。一是助力提升运动表现,预防运动损伤。例如:具有优异缓震和回弹性能的中底材料可以有效减少跑步时对膝盖和脚踝的冲击,高强度轻量化材料制成的头盔和护具能提供更安全防护,透湿速干面料能保持体表干爽并降低失温风险,有助于人们实现“快乐运动,健康生活”。二是扩大运动参与人群包容性。材料创新可为老年人、儿童、康复人群等特殊群体设计更具保护性、更易穿脱、更舒适的运动装备,助力实现全龄友好的全民健康覆盖。三是以体育用品为载体,引领健康生活新潮流。新材料应用可使运动装备兼具科技感与时尚感,满足消费者对品质生活的追求,从而培养大众运动习惯,对提升国民健康素养、降低慢性病发病率具有长远的社会效益。

二、体育用品制造及相关化工新材料发展特点

(一)体育用品制造业是拉动体育产业发展的主引擎

体育产业分类体系包含11个大类、37个中类和71个小类,其中体育用品及相关产品制造作为重要组成部分,涵盖了体育用品及器材制造、体育用相关材料制造以及体育相关用品和设备制造等多个细分领域。国家体育总局相关数据显示,2024年中国体育产业总规模已突破4.2万亿元,同比增长8.5%,预计2025年有望逼近5万亿元大关,体育用品及相关制造占比43%。《全民健身计划(2021-2025年)》中提出,到2025年我国体育产业规模达到5万亿元人民币的目标,预计体育用品制造业产值规模将达到2.2万亿元。

图1 体育用品分类

根据国际经验,当人均GDP突破7000美元时,体育产业将进入高速增长期。国家统计局数据显示,2023年中国GDP总量达126万亿元,按年末汇率折算人均GDP达12765美元(89358元人民币),但人均体育消费仅为全球平均水平的10%左右。随着消费模式由生存型向发展型转变,体育消费潜力正加速释放。2024年,我国多个省市的政府工作报告中明确提出,将重点培育体育赛事、银发经济等新兴消费热点,并着力增加国货“潮品”市场供给。数据显示,预计到2025年,45岁以上人群在体育用品消费领域的支出的增长速度最快,年均复合年增长率预计将达到8.3%-9.7%。在“双循环”新发展格局下,体育消费结构升级、产业结构优化及产业融合发展,将成为扩大内需战略与深化供给侧改革有机结合的重要实践路径。通过构建"需求牵引供给、供给创造需求"的良性循环,体育产业有望成为推动经济高质量发展的新引擎。

(二)运动鞋服制造行业是体育用品制造业的主力军

体育用品制造行业细分领域主要包括:运动鞋服行业、健身器材行业、球类产品行业、运动地材行业。2020年以来,运动鞋服市场发展整体保持上升态势,2024年我国运动鞋服市场规模达到5425亿元,占体育用品制造业规模的35%,运动鞋业和运动服装业市场规模增长率分别达到15.1%、13.1%。

表1 2020-2023年我国运动鞋服不同品类销售额情况(亿元)

数据来源:作者整理。

国际品牌保持领先但市场份额出现下降。以知名品牌耐克为例:2020年至2023年间,耐克产品国内市场份额逐步下降,占有率从26%下降至23%,而国产品牌正在加速发展,伴随国产超临界发泡应用普及和先进户外面料引进研发等,市场份额整体显现提升态势。

国内领军品牌通过国际收购,材料和设计创新、文化融合等,增加高端化品类,强化科技含量与供应链,占据部分高端市场份额,冲击耐克、阿迪达斯等行业龙头地位。中端品牌通过强化自主研发和多元化供应,凭借价格优势在大众消费中形成较强竞争力,市场份额在稳固中小幅提升。

表2 2020-2023年部分运动品牌中国市场占有率

数据来源:作者整理。

根据行业调查公司艾媒咨询的调研数据,国内近三成消费者表示在大多数日常场景中会更青睐于穿着运动鞋服,超40%消费者习惯于在3-6个月购买一次运动鞋服。超六成消费者以舒适度作为选购运动服饰的最重要衡量标准,购买运动鞋更看重功能用途。随着中国鞋服品牌登上国际时装周,以及国潮文化的流行,中国运动鞋服行业内掀起“国潮热”,进一步助推国货品牌崛起。预计到2025年底,中国运动鞋服市场规模将达到5989亿元,同比增长10.4%,其中运动鞋和运动服占比分别为60%和40%,规模分别为3593.4亿元和2395.6亿元。

(三)化工新材料应用成为体育用品性能跃升的关键

化工新材料已成为体育装备中的重要用材。经过数十年的发展,体育装备对化工新材料的需求种类更多、性能要求更高,工程塑料、高性能纤维、高端弹性体在体育装备业中均扮演着重要的角色。根据中国体育用品业联合会2023年发布的《大众运动行为与消费研究报告》,2023年大众参与度最高的四大项目是跑步、羽毛球、乒乓球和健走,占比分别为58%、46%、34%和32%。球类、田径、水上运动是2023年大众最感兴趣的体育赛事类别,选择比例均超过40%。本研究对参与人群较多的运动领域中使用量较大的主要品种所采用的化工材料进行了梳理。

1.运动鞋领域

低密度、舒适、高弹、低能量损失、耐久、美观、环保、低成本、高性价比,成为鞋材的发展趋势。运动鞋已经成为名副其实的高科技产品,多种高性能材料结合,不仅让运动鞋更加轻巧和稳定,也实现了按照跑步风格、用户期望和跑步方法对运动鞋进行精确定制。运动鞋主要分为三个部分:鞋面、中底、大底。其中,中底是运动鞋的核心部件,作用是提供稳定性,缓冲和回弹,吸收运动中产生的冲击力,在运动中提供保护以及温和脚感,是区别各大厂商运动鞋品质的核心标志。

传统的发泡鞋材有着质量轻、成本低、弹性好、柔软性佳、手感好等优点,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚氨酯(PU)、三元乙丙橡胶(EPDM)等可以发泡的材料,其特性、配方体系、工艺操作业已非常成熟。随着人们对鞋质量综合性能尤其是运动鞋休闲鞋舒适性和持久耐用性的提升,传统单一发泡鞋材已不能满足需求。

图2 竞技类跑步鞋爆炸图

近些年新兴的发泡鞋材,诸如发泡热塑性聚氨酯(eTPU)、聚烯烃弹性体(POE)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、嵌段共聚尼龙弹性体(PEBA)、嵌段共聚聚酯弹性体(TPEE)等弹性体,被知名鞋制造商制成中底,不仅提升了鞋材高均衡性,还成为品牌营销核心内容,提升了知名度和销售量。除了中底,以上几种热塑性弹性体在鞋材的应用也涵盖了鞋中底支撑配件、鞋带、鞋舌、人造皮革、纱线等鞋材部件。

表3 主要发泡鞋材及性能

数据来源:作者整理。

鞋面材料。具备触感柔软、透气(发散湿气,吸收空气)、富有还原性及弹性、轻便、耐磨、耐水,同时具备易加工及不脱色等特性。当前鞋面采用的织物材料主要有:涤纶(聚酯纤维)、锦纶(尼龙)、腈纶(聚丙烯腈纤维)、维纶(聚乙烯醇缩醛纤维)、丙纶(聚丙烯纤维)和氨纶(聚氨基甲酸酯纤维),采用织造工艺主要为:绞综、单丝纱编织以及贾卡。

图3 运动鞋主要鞋面材料

2.乒乓球领域

球拍胶皮材料。乒乓球拍胶皮(橡胶层)通常不是由天然橡胶制成,而是使用合成橡胶。合成橡胶可以提供更好的控制和一致的性能,被广泛用于乒乓球拍胶皮的制造,种类较多,主要包括但不限于:丁苯橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、特种合成橡胶等。

球拍海绵材料。海绵的密度、硬度和厚度是影响乒乓球拍性能的关键因素,海绵的选择会直接影响到击球的感觉、速度、旋转和控制性。密度高的海绵通常提供更多的力量和速度,而密度低的海绵则提供更好的控制性和手感。硬度高的海绵能够提供更快的球速和更好的攻击性,硬度低的海绵则更容易产生旋转。攻击型球员可能会选择高弹或高密度海绵以增加速度和力量,防守型球员可能会选择低密度或软海绵以提高控制性和手感。乒乓球拍海绵通常是由发泡橡胶、聚氨酯、硅胶、记忆海绵等材料制成。

表4 常见海绵材料及其对打法的影响

数据来源:作者整理。

球拍粘接剂。粘接剂用来将橡胶和海绵层粘合到拍面上,配方根据不同品牌和产品不同性能要求而有所差异,主要有无机胶水和有机胶水两类。以往常用的溶剂有环己烷,庚烷等,因存在较大的环保问题和人体健康危害,2008年奥运会以后,国内外正规的比赛赛场规定使用无机胶水。无机胶水主要成份是无机物粘合剂,溶剂不再使用环己烷。

球拍底板材料。底板组成结构为:面材+力材+芯材,由5-7层(有的可到9层)薄木片粘合而成。使用碳纤维制作高弹性乒乓球底板,特点是底板重量轻,反弹力大,击球弧线低平,速度快。其中,外置纤维底板是在面材之下放置碳素纤维层,纤维层在面材和力材之间,可实现凌厉的球风和诡异的弧线;内置纤维底板是在底板芯材两侧放置碳素纤维层,纤维层在芯材和力材之间,反弹速度相对慢一些,通过底板形变提供更好的底劲和支撑力。芳纶纤维制造的底板可以保持高的柔韧性和弹性,保证乒乓球员制造足够的旋转,还能使球员打出足够长的弧线,满足弧圈球攻击技术的需要。

乒乓球材料。最开始使用的“赛璐珞”主要成分是纤维素硝酸酯,以及乙醇、樟脑等,因燃烧时会释放大量刺激性有毒气体,属于4.1类易燃固体,从2014年7月1日开始,乒乓球国际赛场上启用了以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)为原料的40+新塑料球。

3.羽毛球领域

羽毛球材料。羽毛球由羽毛和球托两部分组成。羽毛球的毛片有鹅毛和鸭毛两种,奥运会、世锦赛、超级系列赛这样的顶级赛事所使用的全部是鹅毛球。碳纤维复合材料制成的人造球是目前市场上最接近天然羽毛球性能的产品,采用低密度聚乙烯材料作为毛片,价格约在10元左右,耐用性相当于2到3颗鹅毛球,飞行稳定性也远超普通鸭毛球。

图4 碳纤维复合材料制成的人造球示意图

羽毛球拍材料。主要涉及排杆和排线两大部位。其中,拍杆材料的主要性能方向是轻量化,碳纤维生产的羽毛球拍更轻盈、弹性好、手感舒适、击球震感也更加优异。尼龙材料可以有效地减小羽毛球拍拍框的厚度,从而减小挥拍阻力,加强球拍的耐用性并延长使用年限。羽毛球拍线有聚酯线和尼龙线两种,聚酯线更为结实稳定,比较好控制球,而尼龙线则在稳定性与弹性方面都略逊一筹。

图5 羽毛球拍所使用的主要材料及部位

4.自行车运动领域

碳纤维车架材料。碳纤维是当今所有高性能自行车的首选材料。碳纤维比重不到钢的1/4,用碳纤维制造车架重量是普通合金车架的1/4;冲击吸收性好,可以制成不用避震器的自行车;我国在2024年巴黎奥运会比赛用车喜德盛战车,即采用了T1100碳纤维材料打造,车架仅有1150克的“梦幻”重量,整车仅重9.6千克,采用单转点一体式后三角结构等多项精妙设计,在全球同级产品中做到了最轻,是尖端科技与前沿潮流的完美呈现。

图6 自行车可使用轻量化材料进行替代的主要部位

自行车轮圈材料。甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫是高性能、高质量的结构泡沫材料,用作高性能复合材料芯材,与碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)作为面板的结构组合,是目前自行车轮圈理想的材料选择。使用PMI硬质发泡材料作为芯材来制造世界顶级性能的自行车轮圈已成为参加环法自行车赛种子运动员的首选材料。

车座材料。使用发泡热塑性聚氨酯(ETPU)制成的弹性垫可为骑手臀部提供完美的舒适感,通过发泡材料一次成型工艺,实现易清洗、不渗水、耐水解、高回弹等性能。

5.冰雪运动领域

滑雪板复合材料。性能优异的滑雪板一般以夹芯复合材料制成,其中碳纤维加硬质发泡材料构成滑雪板、冲浪板,配以超高分子聚乙烯发泡芯材,或PU、PVC硬质结构发泡材料等,实现了轻量化、改善减震性能、提高耐疲劳寿命和回转特性。

护具材料。交联聚烯烃发泡材料的优良缓冲性能使其广泛使用于运动头盔以及冰球护套、护身,使运动员在激烈的撞击中得到可靠性保护。

注:滑雪板结构:1)超高分子聚乙烯发泡芯材  2)高号锰钢钢边条 3)橡皮条 4)玻纤 5)聚氨酯发泡芯材 6)ABS减震边条 7)碳纤维 8)防滑、防水抗划伤面板

图7 滑雪板结构示意图

钢架雪车复合材料。碳纤维增强复合材料用于车体外壳,BMI、PMI、PPS用于内部结构,聚氨酯涂料用于外部装置。碳纤维复合材料雪车,一是减轻重量,同时保护运动员在撞车事故中免受伤害;二是优化外形,复杂结构高精度整体制造技术确保了雪车外形的高质量制备,使得整车仅由3大部件组成,连接结构少,外形精度高;三是降低风阻系数,气动外形设计技术利用流体力学计算和风洞测试,经过多轮迭代,使风阻系数比进口雪车降低5%以上,经过测算可以提高0.3-0.5秒的竞赛成绩。

图8 冰球运动装备中使用到的主要化工新材料

6.水上运动领域

游泳眼镜材料。主要为硅胶材料和聚碳酸酯镜片。硅胶材质柔软具有减震、弹性、耐撕、抗氧化等优点,采用颗粒设计可以形成防滑效果,还具有良好的耐酸碱、耐盐雾性能,是制作泳帽、泳镜带、潜水呼吸面罩的最佳材料。聚碳酸酯是运动眼镜镜片的首选材质,镜片不易碎裂,安全性高,片体轻薄,抗冲击性是普通树脂片的12倍,重量轻37%,且能高效抵抗紫外线(UV400),3~5年内不会变黄。

图9 硅橡胶游泳眼镜带示意图

水上器材用具材料。氯丁橡胶(CR)泡绵在水上运动领域中应用于潜水衣、塑身衣、钓鱼裤、护腰带等。EVA泡绵主要应用在箱包背、跪垫、冲浪板、海上浮漂设备、救生圈、滑水板、救生衣、水池罩等领域,也可使用于运动鞋、溜冰鞋、登山鞋的内衬材料。交联聚烯烃(PO)发泡材料通常指乙烯、丙烯或高级烯烃的聚合物,由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及某些环烯烃单独聚合或共聚合而得到的一类热塑性树脂的总称,在水上运动领域用途有衬垫和防振垫、冲击防护板、浮垫、救生衣、救生圈、游泳背心、踢水板、露营垫、头盔衬垫等。电子辐射交联聚乙烯发泡材料(IXPE),适合制作水上运动的器材,如滑水板、冲浪板、游泳垫、防潮垫、防沉垫、救生背心、救生圈等用品。

7.运动场地领域

球类场地和人造草坪材料。EPDM泡绵主要应用在铺设网球、篮球、羽毛球、田径跑道、儿童乐园等露天或室内运动场地。也可用于生产模压固化的彩色安全弹性地板和橡塑跑道。采用聚乙烯交联发泡片材制作一种仿真人造草坪吸震软垫基础产品,具有隔音好,防水防潮、无毒环保、回弹力好、重量轻、使用寿命长等特点,可适用于学校操场、足球场、网球场、儿童游乐园、幼儿安全地面系统等人造草坪铺设区以及室内各种球场弹性垫层铺设区。

图10 人造草皮产品示意图

防水涂料。聚脲涂料常常应用于体育场看台、场馆地坪、游泳池防水等场所的喷涂,能够达到外表光顺无接缝,色彩丰富可调,高强度高弹性,防水防腐性能优良等效果,使用寿命、防护性能和美观程度也远超普通防水材料。2008年青岛奥帆赛期间,在运动员下水坡道上就使用了这种材料。

三、发展面临的主要问题

在体育强国战略指引下,叠加大健康产业蓬勃兴起、银发经济时代全面到来的多重利好,我国体育休闲用化工新材料产业发展正处于从“量”到“质”转型的关键节点。当前,行业发展面临的核心问题集中在高端产品供给能力不足、市场供需结构性失衡、创新生态系统尚未完善以及传统商业模式亟待创新等方面。

(一)国产品种结构性失衡,对高性能满足程度不足

国产材料目前呈现出“中低端过剩,高端缺失”的结构性矛盾,通用型材料同质化严重,高端特种材料依赖进口。例如:普通运动鞋底EVA发泡、常规涤纶/尼龙纤维等基础材料的产能庞大,但技术门槛低,陷入价格竞争。而关乎产品核心性能的高端聚烯烃弹性体(对标陶氏的Engage™)、高性能发泡材料(对标阿科玛的Pebax®)、生物基环保材料(对标杜邦的Sorona®)、高端碳纤维(对标东丽的T系列) 等,国产品牌在一致性、稳定性和尖端性能上仍有较大差距,严重依赖进口。

核心材料“卡脖子”导致国内体育品牌在打造旗舰产品时,一方面成本高昂,另一方面供应链存在较高风险。顶级跑鞋的中底材料、高端自行车架的碳纤维预浸料,几乎被国际化工巨头垄断。同时也需看到,我国缺乏材料数据库与应用研究,对比国际巨头往往拥有几十年积累的、详尽的材料数据库和应用指南,能明确告知品牌客户“这种材料最适合做什么,如何加工”,而国产材料厂商往往只提供基础参数,缺乏鞋服、装备等下游的应用开发支持。使得品牌方切换国产材料的试错成本和风险极高,宁愿选择价格更高但“久经考验”的进口材料,形成了“国产材料无人用,高端领域不敢用”的恶性循环。

(二)现有创新方式相对封闭,研发与市场应用脱节

我国当前对针对体育用品产业所需化工新材料的创新模式尚未摆脱传统、线性的思维,仍以“技术推动”为主,而非“需求拉动”。较多科研院所和材料企业的研发,仍是从自身技术能力出发,而不是从体育运动的实际需求点出发,例如:如何预防运动损伤、如何提升能量效率、如何在特定环境下保持干爽等,进行逆向开发和新材料定义。导致大量“纸上专利”和“实验室样品”,性能指标看似较高,但无法满足下游品牌在产品设计、成本控制、规模化生产等方面的综合要求,成果转化率低。

跨学科协同不足,创新链条断裂。当前发展模式仍然是材料生产制造、运动生物力学研究、产品功能化设计、应用数据分析等各自为战,难以发挥新材料的最大潜能。创新停留在点状突破,无法形成“新材料-新结构-新功能-新体验”的系统性解决方案。例如,一款优秀的减震材料,需要与鞋体结构设计完美结合方可发挥最佳效果。而分别研制开发,则往往事倍功半。

(三)商业模式较为单一,未能挖掘材料的深层价值

目前,国内相关材料企业局限于“一次性交易”的销售模式,主要商业模式是按吨/公斤销售原材料,与下游品牌的关系是松散的、交易型的。品牌方产品的最终表现、市场成功与否,与材料企业关系不大,材料生产企业尚未将“数据”转化为生产力。这种模式导致材料企业无法分享产品成功带来的增值收益,也缺乏持续跟踪和改进材料应用的动力。在发展逻辑上客观造成成本竞争,而非价值共创。

循环经济商业模式缺失或难以规模化。尽管当前回收理念已经得到较高关注,但建立完整的“回收-再生-再应用”闭环存在较大难度。化学回收在技术上成本高昂,在物流上对废旧体育用品收集难度大、分类成本高,在经济性上面临再生料生产成本高于原生料,品牌方使用意愿低。以上问题使得材料企业难以将“绿色”和“循环”转化为可持续的盈利模式,相关尝试大多停留在企业社会责任项目或小规模试点阶段,无法形成真正的商业驱动力。

对“可持续”概念的支付意愿与认知存在落差。虽然环保理念日益普及,但消费者对采用生物基、可回收新材料制成的产品,支付溢价意愿普遍有限。同时,部分产品仅以“环保”为营销噱头,并未在全生命周期实现真正的低碳,损害了行业的诚信度。

四、推动体育休闲用化工新材料高质量发展的建议

(一)开发方向从“性能满足”到“价值创造”

未来的新材料开发不应再是简单的性能替代或成本降低,而应聚焦于为体育休闲产业创造全新的价值。以“三个面向”推进化工新材料与体育用品制造业同频焕新升级。

1.面向智能化与功能一体化

一是发展感知与交互材料,开发能够感知人体生理数据(如心率、肌肉状态、体温、汗液成分)的纤维和薄膜。例如,将柔性传感器与运动服装面料一体化织造,实现无感健康监测。二是自适应材料,重点研发能根据外部环境(温度、湿度、冲击力)自动调整性能的材料。如,热致变相材料在低温时保暖、高温时散热;阻尼可变的减震材料在受到不同冲击时提供差异化保护。三是能量收集材料,重点开发基于压电、摩擦发电效应的材料,将运动中的机械能转化为电能,为可穿戴设备充电,实现“自供能”装备。

2.面向极致性能与轻量化

一是重视生物基与可持续高分子材料的潜力,发展非粮生物基合成的尼龙、聚酯、聚氨酯,以及可海洋降解的弹性体,从源头实现绿色化。二是推进探索超材料与仿生结构,利用3D打印技术,设计具有负泊松比、特定声学/力学性能的超材料结构,用于定制化鞋中底、防护装备,实现“结构决定性能”,而非单纯依赖材料本身。三是加快纳米增强复合材料的市场化,推进石墨烯、碳纳米管、纤维素纳米纤维在高分子基体中的分散与界面调控技术,在极低添加量下实现材料强度、导热、抗冲击性能的跨越式提升。四是提升关键材料国产化水平,重点推进尼龙弹性体(PEBA),攻克超临界发泡技术特别是发泡热塑性聚氨酯(eTPU和ePOE),生物基TPU、生物基尼龙、高端碳纤维及其复合材料、超高分子量聚乙烯纤维、力致/热致变色材料、形状记忆聚合物、化学回收再生材料。

3.面向绿色低碳与循环经济

一是突破单体纯化与高效聚合,以推进攻关方式发展高品质生物基单体、废旧材料化学解聚再生单体的纯化技术,确保再生材料的性能与原生料无异。二是探索动态共价键化学品,使复合材料在特定条件下能够实现完全、无损的拆解与再加工,从根本上解决热固性复合材料回收难题。三是构建可追溯与认证体系,开发内置示踪剂的材料,利用区块链等技术建立从原料、生产到回收的全生命周期碳足迹与物质流追溯体系。

(二)创新模式从“线性研发”到“生态协同”

打破传统“实验室-工厂-市场”的线性模式,构建开放、敏捷、共生的创新生态系统。

优化“产学研用金”一体化创新平台。强化以应用为导向的新材料发展理念,由单一产品供应模式转变为由顶级体育赛事机构、知名运动品牌、职业运动员共同定义“需求清单”和“性能痛点”,反向引导材料研发,避免技术研发与市场脱节。整合化工原料企业、材料科研院所、装备制造商、数据公司、设计公司,共同成立“体育新材料创新中心”,进行联合技术攻关和标准制定。

以智能化研发赋能敏捷制造。利用AI和大数据,构建材料成分-结构-工艺-性能关系数据库,通过机器学习预测新材料配方,将研发周期从“年”缩短至“月”。为关键材料建立数字孪生模型,在虚拟空间中模拟其在整个产品生命周期中的性能变化,优化设计并预测失效。建立模块化、小批量的敏捷柔性中试平台,快速响应品牌商的个性化、小批量新品开发需求,实现“材料定制化服务”。

(三)商业逻辑从“销售产品”到“运营价值”

化工新材料全面推向市场应用,需要实现商业逻辑转变,核心是从“一次性的材料销售”转向“持续性综合收益”。

从产品供应转为提供“产品+服务”解决方案。化工新材料在体育休闲领域的持续性进步,需要细化市场触角,以终端需求的敏锐感知优化产量差异化、功能化迭代。商业模式上不再只是销售一吨发泡材料,而是考虑应用场景提供更加侧重回弹、支撑、缓冲等需求的细分差异化牌号。对于俱乐部、健身房等场景,通过提供定期更新的智能地胶、防护垫等,通过订阅式材料更新,始终保证最佳运动体验和安全性能,获取材料应用效能周期性变化情况。

构建基于绿色低碳的循环经济闭环商业模式。从实现“生产-使用-回收-再生”闭环角度考虑,材料企业可联合品牌商建立官方回收体系,利用自身的化学回收技术,将废旧装备转化为高品质再生材料,再以“认证再生料”的形式销售给品牌商,形成闭环。鼓励消费者退回旧产品,并给予购买新品的折扣,以此锁定客户并稳定回收料的来源。

五、结语

发展用于体育休闲领域的化工新材料既是满足消费升级需求的必然选择,也是推动制造业高质量发展的重要契机。当前,我国正处于产业转型升级的关键时期,以功能化需求为导向的体育休闲用化工新材料,需要紧抓体育强国战略、大健康产业发展、银发经济时代等战略机遇,以科技创新为引领,完善“产学研用”协同创新体系,聚焦关键核心技术突破,推动从基础研究到产业化应用,直至商业转化的高效模式,从而在全球体育用品产业链中占据更高价值地位。

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