李守仁/健行科技大學、白立文/工研院材化所
觀賞體育賽事是現代人的主要休閒選項，舉凡棒球、籃球、足球等，各擁忠實觀眾。運動員在場上的表現除了展現其個人的運動天賦與訓練外，所使用的運動器材硬體，也已成為關鍵。本文將聚焦材料面向，簡述運動器具材料的開發與變遷。
運動器材硬體的開發，不僅需考量運動員表現的提升，安全性與舒適性也是重要的一環，然而在既有條件下，這些要求往往難以兼顧，成為運動器材難以突破的癥結。新材料的導入為解決難題帶來了一線曙光！過往的成功案例不在少數，例如纖維強化塑膠(FRP)導入於網球拍與高爾夫球桿、鈦合金與鋁合金導入於高爾夫球桿頭，以及可降低流體阻力的泳衣材料等，都曾為運動員提高戰力。
運動器材最初使用的材料多來自天然材料、金屬與塑膠。1970年代，碳纖維強化塑膠(CFRP)取代了木材，應用於高爾夫球桿。原先運動器材使用的天然皮革、金屬、綿、羊毛等逐步被高分子材料、人工皮革、合金、陶瓷、FRP與化學纖維材料等所取代，這些改變除了實現輕量化外，也提升器材的機械特性等性能(表一)。
表一、運動器材材料的變遷與效果
兼具輕量化與強度的FRP
運動器材所要求的性能中，首推可提高成績與表現的輕量化。FRP兼具輕量化、強度與剛性，被廣泛應用於高爾夫球桿、網球拍、羽球拍、釣竿、滑雪板、自行車架與撐竿跳竿等，甚至是射箭用的箭，也以FRP取代了品質不穩定之天然材料。
在運動器材中使用的FRP強化纖維包含碳纖維、玻璃纖維、金屬纖維、陶瓷纖維以及高分子纖維等。其中，碳纖維因兼具比強度、比彈性，可以充分發揮運動材料的功能，所以應用最廣。樹脂部份，主要使用熱固性環氧樹脂。相較熱固性樹脂，也有使用具優異耐衝擊性的熱塑性樹脂，例如，部份網球拍使用尼龍等樹脂。
CFRP究竟有多少輕量化效果呢？以高爾夫球桿為例，鋼製球桿重量為120公克，而CFRP製球桿則僅有40公克。製造CFRP球桿時多使用碳長纖維的樹脂預浸料，其可依產品要求性能改變積層的纖維方向，再進行加熱加壓成形。
具穩定特性的金屬
舉凡高爾夫球桿頭、滑雪板外緣、溜冰鞋冰刀、鞋頭、棒球捕手面罩、劍道面罩、登山冰爪、帳篷支柱等，都可以看到金屬材料的蹤影。鐵系金屬的應用歷史最長，具有優異的等方性、強度、彈性係數、硬度、靭性等穩定特性，且品質可信度高，因此廣受採用。非鐵金屬部份，高比重的鎢、銅用於器材平衡調整，低比重的鋁合金、鈦合金則貢獻於輕量化。
金屬材料導入運動器材，往住帶來器材結構的大變革。以高爾夫球桿頭為例，最初利用柿木製作的球桿頭強度低，缺乏耐久性。1980年代開始改用鋼製材料，雖然改善了耐久性，但因比重大，很難增加球桿頭擊球面積，因此轉而使用不鏽鋼或CFRP。1990年鈦合金球桿頭登場，瞬間成為主流而使用至今。在改變材料的過程中，球桿頭由實心變為中空結構，特別是使用鈦合金後，實現了---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。