有机硅凝胶材料--Asics Gel
1986年,asics在北美和日本分别发售了GT-2和Freaks Alpha这两款鞋,首次应用了gel:


现在大家都知道Gel的供应商是日本Taica(泰己科)。

根据Taica的专利,Gel的成分可能有硅、PU、烯烃类3种,而且这几年Asics也在研究苯乙烯类TPE材质的Gel:


下面文字摘自:《有机硅凝胶体系减振材料和冲击吸收材料(α-凝胶体)的特征、减振特性及其应用》 (文章刊登于1994年出版的《世界橡胶工业》,于占昌摘译自《日本橡胶协会杂志》,全文年代比较久远,为扫描件,分辨率不佳,且有些内容较专业化,晦涩难懂,所以我节选了一部分,有兴趣的小伙伴可到知网免费下载全文)
凝胶体是由液体和固体组成的,称之为“固液共存型材料”的物质。这种结构以高分子化合物构成网状结构,因它们的相互作用而显示出独特的性质。凝胶状物质在我们身边也可以见到,如豆腐、藕粉和啫喱粉等。有机硅凝胶体的优势如下:
1.有机硅凝胶体的物理性质与温度的关系不大,因此可以在较宽的温度范围(-50--200°C)内使用。
2.无色透明(特殊用途需添加色料)。
3.电性能和耐候性优越。
4.流动性好,可以注入很狭小的空间内(比如用于集成电路的密封和防震)。
5.加入填料能赋予导电性。
6.减震性可以调节,硬度可以从橡胶状到液态自由改变。
7.成型容易。
所以有机硅凝胶体具有其它胶体物质所没有的特征,我们把具有这些特征的有机硅凝胶体叫作α-凝胶体(α-GEL),另外,以α-凝胶体为基料,通过配合添加剂,就可得到冲击衰减效果特别优良的复合型胶体,称之为β-凝胶体,也可得到振动吸收效果优良的胶体,称作γ-凝胶体,将提高α-凝胶体内部衰减(损耗系数tanδ)的胶体称之为高减震凝胶体。
α-凝胶体:把两端和侧链上具有乙烯基的聚有机硅氧烷,用聚氢硅烷交联的高聚物。
β-凝胶体:在α-凝胶体中添加由丙烯腈和偏氯乙烯共聚的中空弹性填料,所构成的凝胶称为β-凝胶体,它是作为冲击吸收材料开发的。在吸收冲击的场合,一般要求两点:即降低最大冲击力(减小冲撞时的震动)和抑制回弹(吸收冲撞能量)。
在体育领域中,当然要尽可能地降低最大冲击力,但回弹性则不应一味地降低,而是要求为某一适当的数值。比如鞋子,如果回弹性比适值大,对脚跟的冲击虽减小,但反弹会增加脚掌的负担;相反如果回弹性太小,则就不可能有好的速度。有关休闲鞋和马拉松鞋的回弹性适当值应为20%左右,而常温下凝胶体的回弹性大致就是这数值。
另外,为了抑制最大冲击力,可以在不发生底面回弹的范围内减小弹性率,也可进而改变负荷一曲挠特性,β-凝胶体与α-凝胶体一样,可以使其弹性率非常小,通过添加中空填料就看以改善α-凝胶体的负荷一曲挠特性,也不容易发生底面回弹了。
再者,作为缓冲材料要求对温度的依存性要小,且比重也要小,若来虑到作为体育用缓冲材料,那么既有在冬季零度以下进行比赛,也会有在夏季炎热天气下比赛的情况。一般的缓冲材料,弹性率和回弹性(损耗系数tanδ)都随温度而显著变化,温度降低弹性率和回弹性增加,温度升高引起材料的软化及回弹性降低,而β-凝胶体在-50--80°C范围内弹性率和损耗系数变化都很小。
关于比重,α-凝胶体的比重是0.97,而β-凝胶体中由于添加了中空填料,所以比重降到0.61,这样拓宽了在体育用品和安全器具领域的应用范围。
γ-凝胶体:它是在α-凝胶体中添加非压缩性填料开发的防振用材料,这是一种凝胶体内部衰减增大、回弹性非常小的材料,用它作防震材料,可以降低共振倍率。此外,与其他凝胶体一样,γ-凝胶体对温度的依存性小,在较宽的温度范围内硬度和防振性稳定。
但是γ-凝胶体的衰减特性随着振幅的大小而变化,所以它在轻微振动时效果不明显,然而在大振幅的防震方面可以发挥出非常好的效果。因此,对于一般性的防震或强振动的防震使用γ-凝胶体,而对于微振动,就必须使用材料自身内部衷减大的高减震凝胶体。
高减震凝胶体:高减震凝胶体是提高了α-凝胶体自身衰减特性的凝胶体,故可用作对微振动温度依存性小的防振材料。
另外,如果使高减震凝胶体进行凝胶体化,则其回弹性更小,因而就能制作出吸收冲击能力优异的凝胶体。
θ-凝胶体:θ-凝胶体系为高强度、在较宽的负载范围内起减振作用的材料,它是将α-凝胶体的分子经重新设计,提高了交联密度,并添加白炭黑进行补强的材料。经过这些调整,即可得到弹性模数从低到高的各种素材。
有机硅凝胶体的用途开发(冲击缓和材料):使用β-凝胶体(表示为α-凝胶体)的鞋子已有市售,在运动鞋方面,则要求降低着地时脚上的负荷(约体重的三倍),并要求为转移到下一个动作所需要的回弹力,β-凝胶体无疑是能满足这两个条件的材料。
另外还有其他条件,即要求减小对温度的依赖关系和降低比重,β-凝胶体,如前面所说, 在-50--80°C范围内物性变化不大且比重小(0.61),所以能把重量控制在最低限度。
凝胶体缓冲材料可以用来装入鞋底,但就像它的名称那样,它是凝胶体物质,存在流动性、强度、粘着性和操作等问题,所以必须把凝胶体密封起来,方法是在凝胶体的两面都贴上薄膜,用模具使薄膜与薄膜通过高频熔接的方法实现粘合。
