上周，我们HUUB资助的博士生菲利帕·乔布林（Philippa Jobling）从诺丁汉特伦特大学毕业。她的博士论文最终定名为《铁人三项比赛服设计的空气动力学与体温调节优化》，该研究表明，面料在不同温度下都能发挥最佳性能。这与面料有多轻或多薄几乎无关，而是由物理定律决定的。 HUUB 引以为豪的是，我们率先在产品创新中采用了跨学科方法，并由此认识到优化空气动力学与体温调节之间权衡的重要性。
论文概述
铁人三项由游泳、自行车和跑步三项组成，需连续完成。比赛项目包括短距离（冲刺）赛——包括750米游泳、20公里自行车和5公里跑步，以及长距离赛，例如世界闻名的“铁人三项”比赛，包括3.8公里游泳、180公里自行车和42.2公里跑步。 不同距离项目的规则和服装要求各不相同。由于短距离项目（冲刺距离）赛程较短、技术性较强且允许跟骑，因此即使在温暖天气下，也几乎无需考虑材料对运动员体温调节和空气动力学的影响——因为这可能对表现几乎没有影响，参赛者通常会穿着无袖连体比赛服。 然而，在长距离赛事中，由于禁止跟骑的规则，选手无法从他人身上获得空气动力学优势，必须依靠自身的骑行姿势和服装设计来实现最高效的骑行。在半铁人三项比赛中，选手通常穿着连体赛服，其覆盖手臂至肘部的长肩部面料中会融入粗糙材质，以提升空气动力学性能。 在这项长距离赛事中，铁人三项运动员需长时间保持高功率输出，从而产生大量热量。因此，无论是在赛前还是比赛中，确保散热途径能为运动员提供充分的降温至关重要，以防止过度热应激及对表现的负面影响，尤其是在高温环境下比赛时。 虽然冰背心和冷水浸泡等多种赛前降温方法已被证实能提升表现，但许多有效的赛前降温方法在比赛中却因过于不切实际而难以采用。在骑行阶段，对流冷却是主要的散热途径，但铁人三项运动员采取的激进空气动力学姿势可能会阻碍这一过程。 在此阶段，在提高空气动力学效率的同时保持足够的散热，成为一项重要的权衡。优化散热的一种切实可行方法是，在铁人三项服中进行明智的面料选择。通过提高导热性、增强吸湿排汗及汗液蒸发效率，从而改善热量从人体向外的传导，这有助于维持运动表现，或使铁人三项运动员能够保持更激进的空气动力学姿势，而不会对散热造成明显损害。 尽管在未对面料的热学和空气动力学性能进行表征之前，很难进行面料选择——而这种表征往往成本高昂、耗时较长，且通常需要使用热力学人体模型、热板法或风洞——但目前对于面料性能差异在何种程度上会影响运动员在苛刻环境条件下骑行时的热生理反应，我们知之甚少，而在此类条件下，优化后的比赛服被认为能发挥最大效益。
因此，本研究旨在验证一种利用C-Therm设备测量运动功能面料热导率和热扩散率的新型、更快捷方法的可靠性（第2章）；从热学和空气动力学性能方面对目前用于精英运动服装的功能面料进行表征（第3章）；了解热导率和热扩散率的差异如何影响热生理学和热感知 （第4章），探究所收集的气动学数据是否适用于实地环境（第5章），并最终研究在高温环境下骑行时，旨在提高汗液蒸发效率的直接面料干预措施如何影响热生理学和热感知（第6章）。
研究得出以下几项结论：1) 使用 C-Therm 测量拟作为单层穿着于身体上的织物的 k 和 𝜀 值时，仅需 5 层单层织物即可。尽管多层与单层织物测试方法不可互换，但可通过线性回归将一种方法的结果推导至另一种方法。 2) 观察到光滑织物的热学性能存在差异，同时在光滑和粗糙织物的空气动力学性能方面也发现了差异。这使得能够根据目标运动员的骑行速度，为特定的铁人三项比赛服选择合适的织物。 3) 在环境温度为28°C、相对湿度为65%的条件下，测得的热导率和热辐射率差异幅度不足以对热生理学或热感知产生显著影响，因此在此情况下应优先考虑空气动力学性能。同时还应考虑个体差异。4) 三项全能比赛服主体面料的差异可在不改变骑行姿势的情况下改善CdA值。 除非能证明某种面料在体温调节或体感方面具有显著优势，否则应优先选择空气动力学性能最佳的面料，而非基于热学特性优化的面料。5) 本论文的研究结果为研究人员和运动员提供了指导，说明如何以最具效度、最可靠且最节省时间的方式对高性能面料进行测试，同时还确定了一个初步的环境阈值，在此阈值下，空气动力学的重要性超过了体温调节的重要性。