跟着大湾鸡去运动吧！别忘了穿上它

最近，第十五届全国运动会在魔性吉祥物“大湾鸡”的助推下火了一把，不少小伙伴又燃起了运动的热情：

左右滑动查看更多可爱“大湾鸡”（图片来源：小红书网友@酥粒子）

经常运动的朋友都知道，如果穿纯棉T恤去运动，被汗水浸湿的衣服，像块湿抹布一样贴在身上，体验感简直不要太差。但如果换上一件速干运动衫，经历高强度训练后，衣物上的汗水很快就会蒸发，皮肤依然保持干爽，身体也感觉格外轻松。

为什么速干衣能够带给我们如此清爽的体验呢？这背后，少不了“锦纶”的贡献。它还有一个名字，叫“尼龙”。尼龙不仅存在于我们的衣橱之中，顶尖运动员身上的战袍和脚下的战靴里，也闪耀着它的身影。

这种诞生于20世纪的材料，已经进化成支撑每一个奔跑、跳跃瞬间的“隐形黑科技”。它究竟是如何在运动鞋服中施展“魔法”的呢？

尼龙为什么又叫锦纶？

在古代，人类使用动物皮毛、棉麻等天然纤维制作服装。但这些材料的供应是有限的，随着人口增长，它们难以满足日益增加的使用需求。于是，人们开始探寻可人工合成的纤维材料。

1935年，美国杜邦（DuPont）公司的科学家华莱士·休姆·卡罗瑟斯（Wallace Hume Carothers）成功制备了世界上第一种人工合成纤维——聚酰胺66纤维，也就是尼龙（Nylon）66（数字代表参与合成的原料：6个碳的己二胺和6个碳的己二酸）。人们发现，这种纤维的耐磨性高于当时的所有纤维，且强度也很高。

它的成功研发，让材料科学家们如获至宝，也让时尚界为之疯狂。1940年5月15日，杜邦公司在全美首次销售尼龙丝袜，四天内，全美各地的400万双尼龙长袜便全部售罄。1941 年，尼龙被用来制造降落伞，帮助盟军在第二次世界大战期间取得胜利。到了五十年代，轻便、耐磨的尼龙，已在人造纤维市场中占据重要地位：内衣、袜子、衬裙、防水大衣等物品中都有它的身影。

在上世纪五十年代，我国开始了对尼龙的研究。1958年，北京合成纤维实验厂建成了新中国第一套尼龙工业生产装置，并对辽宁锦西化工厂的第一批国产试验样品成功进行了抽丝，标志着我国尼龙产业起步。因为它诞生于锦西化工厂，所以这种合成纤维就被命名为“锦纶”。

结实、耐磨还能回弹？关键在氢键

这种材料优良的力学强度要归功于它独特的聚合物结构，以尼龙66为例，它通常是由二酸与二胺在高温高压的条件下，发生缩聚反应，不断脱出小分子的水得到的。

尼龙66的缩聚反应示意图，n表示聚合度

脱水之后，尼龙66的分子链中就会形成许多特殊的连接点（-CONH-），这种极性基团之间，能够形成氢键相互作用，就像两块有吸引力的“小磁铁”一样。

酰胺基团之间能够形成氢键相互作用，将相邻的分子链吸引起来

想象一下，一条长长的分子链上，布满了很多个这样的小磁铁去吸引相邻的分子链，于是分子链间就能够通过氢键相互作用，形成整齐而有序的排列，构成一个面。

酰胺基团之间的氢键相互作用，能够使得相邻分子链间形成整齐、紧密的氢键面

而面和面之间还会继续堆砌，于是就会构成一个非常规整的结晶区。

氢键面之间能够形成紧密的堆砌，构成一个结晶区

正是由于尼龙66之中的氢键相互作用，使它易于形成规整的晶区，在受到摩擦和外力时，晶区中紧紧抱在一起的分子链能够共同抵抗摩擦和外力，保持结构的完整性，这就是为什么尼龙66耐磨又结实。此外，具有一定柔性的分子链在受到外力的拉扯后会伸展，但链间的“小磁铁”还在努力地彼此吸引，一旦撤掉外力，链间的“小磁铁”便会靠着氢键相互作用这种吸引力，让分子链立刻弹回原来的样子，因此尼龙66还具有一定的回弹性。

穿上锦纶去运动！

为啥很多运动服饰中会有“锦纶”的成分？这得从运动服饰的需求说起：

1. 运动服饰必须能够适应人体在训练或比赛时高速、高强度、大位移的生理状态，这就要求它必须耐磨、耐撕扯；

2. 在经历大量运动后，人体会大量出汗，因此，运动服饰必须“会呼吸”，要具备极佳的透气性、吸湿性，及时排出汗液，并快速干燥；

3. 运动服必须轻巧、舒适、柔软、回弹，最大程度减少衣服对运动员的束缚；

而锦纶恰好能够满足以上三点，首先，锦纶内部那些“紧密抱团”的分子链，能够形成坚固的晶区，使得它非常耐磨、耐撕扯，不易起球；其次，相对于涤纶，锦纶吸湿性更佳，锦纶能够将人体排出的汗水迅速吸收并排放，使人体感到干爽舒适；此外，在同类的合成纤维之中，锦纶比重更低，更加轻盈，从化学结构上，柔性的分子链以及氢键的牵引使得锦纶回弹性很好。

但世上没有完美无缺的面料，锦纶的透气性并不理想，因此在实际制衣时，还会结合特定的织造技术设计透气结构，或使用功能性透气涂层，或同其他纤维混纺，以平衡运动服饰的舒适感与功能性。

在户外运动服饰及装备中，锦纶有着非常广泛的应用，杜邦公司推出了一款高强耐磨的锦纶纤维——考杜拉（Cordura®）纤维，它的耐磨性是普通锦纶的2-7倍，是棉布的10倍，是牛仔布的3倍，可以抵御各类摩擦、撕裂，非常适合于制作耐磨损的服装。它的耐水性、轻盈性在同类型的面料中也非常突出，耐克（Nike）、北面（The North Face®）等曾推出过使用考杜拉纤维的牛仔裤、牛仔夹克等，三夫户外（Sanfo）也曾推出过采用考杜拉纤维的功能长裤。中国科学院化学研究所和合作伙伴也正在开发新一代的高性能尼龙66短纤维，具有高强、高耐磨、高色牢度、舒适性好等特点，为户外服装提供更多的选择空间。

图片来源：veer图库

锦纶也是游泳健儿们的“秘密武器”。泳衣、泳裤的面料通常由锦纶和氨纶这对黄金搭档混纺而成。氨纶拥有惊人的弹性，能将泳衣紧紧包裹住运动员的身体，最大限度地减少水流的阻力。而锦纶不仅强度高、耐磨，更重要的是，它天生就能抵抗泳池中氯水的侵蚀，并且干燥得特别快。这对需要长时间在水中训练、比赛的运动员来说，简直是福音。在快速泳衣中，这种面料被应用到了极致。例如，速比涛（Speedo）推出的Fastskin LZR Pure Intent系列快速泳衣使用锦纶氨纶混纺面料，并将模仿鲨鱼皮肤的齿状纹理织入面料，能够帮助运动员以更高效的姿态划水前行。

图片来源：veer图库

锦纶就像是服饰中的“隐形芯片”，用自己独特的性能优势，为我们的每一次运动注入能量！

那么我们应该如何根据实际需要，进行运动服饰的选择呢？

对于高强度、高摩擦的运动场景，例如瑜伽、登山、徒步和游泳等，优先选用高锦纶+氨纶的混纺；日常训练、跑步时，锦纶/聚酯混纺或纯聚酯纤维是不错的选择，性价比高。此外，面料工艺和织法也很重要，它们决定了面料的触感和功能，例如针织布常用于紧身衣、T恤、瑜伽服，它柔软而有弹性；梭织布常用于户外徒步裤、防风夹克的外层，它更坚固、不易变形，但弹性差；双面布常见于高品质瑜伽裤，它内面亲肤，外面美观；网眼布则常用于腋下、后背等易出汗区域，能够增强透气性。此外，一些高端的运动品牌会对面料进行特殊处理，通常在穿着舒适感上能够更有保障！

运动鞋底中的“材料黑科技”

除了在运动服饰中广泛使用，尼龙类材料还可以被应用于跑鞋的鞋面、鞋底之中。

2019年，著名马拉松运动员基普乔格穿着Nike定制跑鞋，跑进了2小时大关，创造了人类奇迹。尽管这个成绩充满争议，但这款跑鞋却成为讨论的大热门。据悉，这款定制跑鞋的鞋底包含超轻、高回弹的 Nike Zoom X 中底和单向碳板，能够充分提升跑步效率和减少能量消耗，基普乔格本人形容说像是“在蹦床上跑步”。

基普乔格马拉松“破2”（图片来源：https://i.ifeng.com/c/7qiPOp3cdwu）

而Nike的Zoom X 中底技术，问世之后便在跑鞋领域引起了巨大轰动。如此神奇的中底，实际上使用的是由一种尼龙的衍生材料——尼龙弹性体，学名则称为聚酰胺弹性体。

简单来说，尼龙弹性体的分子链中含有两类不同的组分——由尼龙组成的刚性“塑料段”（硬段）和由聚醚组成的柔性“橡胶段”（软段）。我们可以把它想象成李小龙那刚柔并济的双节棍，在这根“分子双节棍”里，“塑料段”，就是那坚硬的棍身，它们结构稳定，力量十足，为整个材料提供了坚实的骨架和出色的强度。而连接棍身的，就是“橡胶段”，它就像那柔韧的链条，赋予了整个结构灵活性和弹性。正是这种“刚”与“柔”的完美结合，让尼龙弹性体既能像塑料一样坚固易加工，又能像橡胶一样充满柔软而回弹，成为了高性能运动跑鞋中的“武林高手”。

尼龙弹性体的结构示意图，其中，硬段可提供材料以耐磨、抗老化，易成型等特点，软段可提供材料以柔韧、回弹、低温抗冲击等特点

曾经，我国的高端尼龙弹性体材料完全依赖进口，作为一个制鞋大国，这么优良的鞋底材料却不能自主生产。面临这种情况，我国的科学家们不服输，中国科学院化学研究所董侠/王笃金团队长期围绕尼龙弹性体的国产化进行研究，从2013年开始展开攻关。目前，团队不仅突破了结构设计问题，并研发了可控的聚合技术，真正实现用自己的“锅”做出自己的“中国菜”，开发了拥有自主知识产权的长碳链聚酰胺弹性体。

尼龙弹性体的结构看似简单，但实际上，这两个不同的组分却很难连接在一起，在聚合的过程中，需要精准控制原料的比例、温度以及反应参数等等。在突破技术难题的过程中，团队成员进行了上百次的实验，每个配方都要做十几种验证，经过近2年的小试验证，终于得到了稳定的实验室配方。有了实验室技术，2019年，团队同合作企业共同开发中试生产，在规模放大的过程中，团队长时间驻扎在车间里，每天讨论实验进展。2023年，在山东威海建成的千吨级生产线正式开车。发泡后的中底材料能够在经历40万次压缩后，依旧保持原有性能，优于市面上的同类材料，这相当于这双跑鞋能够连续地跑20个马拉松而保持回弹性能不变！

由国产长碳链尼龙弹性体制作的中底

长碳链尼龙弹性体的成功研制标志着我国尼龙弹性体材料的自主可控生产和轻量化应用进入了新阶段，市场前景广阔。未来，根据弹性体的性能特色，研发团队还会将开发其弹性体材料应用于在极地服饰、医疗器械、航空航天等各个领域的应用，为持续推动我国高端聚酰胺弹性体材料的发展贡献力量。让我们一起期待，这项材料“黑科技”还会带给我们怎样的惊喜吧！

参考文献：

[1] M. E. Hermes. Enough for one lifetime. Wallace Carothers, inventor of nylon. Washington, D.C.: American Chemical Society and the Chemical Heritage Foundation, 1996.

[2] 李明泽. 竞技体育运动服装的设计方法分析. 纺织报告, 2024, 43(04), 54–56. 

[3] 戴承铭, 赵婧, 陆乙锋. 快速泳衣在竞技游泳运动项目中发展与展望. 浙江纺织服装职业技术学院学报, 2023, 22(01), 53–57.

[4] 朱平, 董侠, 王笃金. 长碳链聚酰胺基热塑性弹性体研究进展. 高分子通报, 2016, 29(09), 171–181.

[5] 董侠, 格致论道. 两千一双的跑鞋到底贵在哪儿? 你可能不知道, 跑鞋中竟然有这么高的科技含量｜董侠. (2024-06-11) https://mp.weixin.qq.com/s/l46LXJDZhDV8WPuMa8qgNg 

[6] 任宇婷, 朱平, 董侠. 聚酰胺材料：运动鞋服中的“黑科技”. 高分子通报, 2025, 38(5), 850–856.

本文图片除注明来源者之外，均由作者团队提供。

任宇婷，中国科学院化学研究所，工程塑料重点实验室，2024级博士研究生；

董侠，中国科学院化学研究所，工程塑料重点实验室，研究员/博士生导师。