Vorige week is Philippa Jobling, onze door HUUB gefinancierde promovenda, afgestudeerd aan de Nottingham Trent University. De definitieve titel van haar proefschrift luidde: ‘Aerodynamische en thermoregulerende optimalisatie van het ontwerp van triatlonpakken’, waaruit is gebleken dat stoffen bij verschillende temperaturen optimaal presteren. Dit heeft weinig te maken met hoe licht of dun de stof is, maar wordt bepaald door de natuurkunde. HUUB is er trots op als eerste een multidisciplinaire aanpak voor productinnovatie te hebben geïmplementeerd, waarbij we het cruciale belang hebben onderkend van het optimaliseren van de afweging tussen aerodynamica en thermoregulatie.
OVERZICHT VAN HET PROEFSCHRIFT
Een triatlon bestaat uit zwemmen, fietsen en hardlopen, die allemaal direct na elkaar worden afgelegd. De wedstrijden variëren van korte afstanden (sprint), bestaande uit 750 m zwemmen, 20 km fietsen en 5 km hardlopen, tot lange afstanden, zoals de wereldberoemde Ironman-wedstrijden, die bestaan uit 3,8 km zwemmen, 180 km fietsen en 42,2 km hardlopen. De regels en kleding verschillen per discipline, afhankelijk van de afstand. Vanwege het korte, technische karakter en het feit dat in de sprintafstand in het wiel mogen worden gereden, wordt er weinig aandacht besteed aan de invloed van materialen op de warmteregulatie en de aerodynamica van de atleet, zelfs bij warm weer, aangezien dit waarschijnlijk weinig tot geen invloed heeft op de prestaties; het is dan ook gebruikelijk dat deelnemers mouwloze, eendelige racepakken dragen. Bij de langere afstanden daarentegen betekent de regel dat in het wielerveld niet in het wiel mag worden gereden, dat deelnemers geen aerodynamisch voordeel van elkaar halen en moeten vertrouwen op hun eigen positie en kledingontwerp om hun fietsprestaties zo efficiënt mogelijk te maken. Voor een halve Ironman dragen triatleten doorgaans racepakken waarbij ruwe stoffen zijn verwerkt in de lange schouderstrook die de arm tot aan de ellebogen bedekt, om de aerodynamica te bevorderen. Over deze lange afstand leveren triatleten gedurende langere tijd een hoog vermogen, wat gepaard gaat met een hoge warmteproductie. Daarom is het belangrijk dat de manieren om warmte af te voeren, zowel vóór als tijdens de race, de atleet voldoende afkoeling bieden om overmatige warmtebelasting en negatieve effecten op de prestaties te voorkomen, vooral bij wedstrijden bij hoge omgevingstemperaturen. Er zijn prestatievoordelen waargenomen bij verschillende methoden voor voorafgaande afkoeling, waaronder ijsvesten en onderdompeling in koud water, terwijl veel van deze methoden simpelweg te onpraktisch zijn om tijdens een wedstrijd toe te passen. Tijdens de fietsfase vindt de grootste warmteafvoer plaats via convectieve afkoeling; dit kan echter worden belemmerd door de agressieve aerodynamische houdingen die triatleten aannemen. Tijdens deze fase ontstaat er een belangrijke afweging tussen het verbeteren van de aerodynamische efficiëntie en het tegelijkertijd handhaven van voldoende warmteafvoer. Een manier waarop de warmteafvoer praktisch kan worden geoptimaliseerd, is door een slimme stofkeuze voor de triatlonpakken. Door de afvoer van warmte uit het lichaam te verbeteren via verhoogde warmtegeleiding, efficiëntere vochtafvoer en verdamping van zweet, kan dit helpen de prestaties op peil te houden of triatleten in staat stellen een agressievere aerodynamische houding aan te nemen zonder dat dit ten koste gaat van de warmteafvoer. Hoewel het moeilijk is om stoffen te selecteren zonder deze eerst te karakteriseren op zowel hun thermische als aerodynamische eigenschappen – wat zeer kostbaar en tijdrovend kan zijn en doorgaans het gebruik van een thermische mannequin, hotplate-methoden of een windtunnel vereist – is er momenteel weinig bekend over de mate waarin de verschillen in stofeigenschappen de thermofysiologische reactie van een atleet beïnvloeden tijdens het fietsen in omgevingsomstandigheden die een zware belasting vormen, waarbij een geoptimaliseerd pak als het meest gunstig zou worden beschouwd.
Het doel van dit onderzoek was dan ook om de betrouwbaarheid te toetsen van een nieuwe, snellere methode voor het meten van de thermische geleidbaarheid en thermische effusiviteit van sportprestatiestoffen met behulp van een C-Therm-apparaat (hoofdstuk 2), om prestatiestoffen die momenteel in sportkleding voor topsporters worden gebruikt te karakteriseren op basis van hun thermische en aerodynamische eigenschappen (hoofdstuk 3), om inzicht te krijgen in hoe verschillen in thermische geleidbaarheid en thermische effusiviteit zowel de thermofysiologie als de thermische waarneming beïnvloeden (hoofdstuk 4), te onderzoeken of de verzamelde aerodynamische gegevens toepasbaar zijn in een praktijkomgeving (hoofdstuk 5) en ten slotte te onderzoeken hoe directe aanpassingen aan de stof, bedoeld om de efficiëntie van zweetverdamping te verhogen, de thermofysiologie en thermische waarneming beïnvloeden tijdens het fietsen in de hitte (hoofdstuk 6).
Er kwamen verschillende bevindingen naar voren, waaronder: 1) Bij het gebruik van de C-Therm voor het meten van de k- en 𝜀-waarden van een stof die bedoeld is om als enkele laag op het lichaam te worden gedragen, zijn slechts 5 enkele lagen stof nodig. Hoewel de testmethoden voor stoffen met meerdere lagen en die voor stoffen met één enkele laag niet onderling uitwisselbaar zijn, kan een lineaire regressie worden gebruikt om resultaten van de ene methode naar de andere af te leiden. 2) Er werden verschillen waargenomen in de thermische eigenschappen van de gladde stoffen en er werden verschillen vastgesteld in de aerodynamische eigenschappen van zowel gladde als ruwe stoffen. Dit maakte het mogelijk om stoffen te selecteren voor specifieke triatlonpakken op basis van de fietssnelheid van de atleet voor wie het pak bedoeld is. 3) De omvang van de gemeten verschillen in thermische geleidbaarheid en effusiviteit was niet groot genoeg om een significante invloed te hebben op de thermofysiologie of thermische perceptie bij een omgevingstemperatuur van 28 °C en een relatieve luchtvochtigheid van 65%; in dit geval dient prioriteit te worden gegeven aan de aerodynamica. Er moet ook rekening worden gehouden met individuele verschillen. 4) Verschillen in de stoffen van het hoofdgedeelte van een triatlonpak kunnen de CdA-waarde verbeteren zonder dat de houding hoeft te worden aangepast. Tenzij voor een bepaalde stof een significant voordeel op het gebied van thermoregulatie of thermische waarneming kan worden aangetoond, dient de meest aerodynamische stof te worden gekozen boven een stof die is geoptimaliseerd op basis van thermische eigenschappen. 5) De bevindingen van dit proefschrift bieden onderzoekers en atleten richtlijnen voor het testen van prestatiestoffen op de meest valide, betrouwbare en tijdsefficiënte manier, en geven tevens een eerste omgevingsdrempel aan waarbij het belang van aerodynamica zwaarder weegt dan dat van thermoregulatie.