Olympiërs verwachten topprestaties van hun lichaam en geest, maar ze halen cruciale voordelen uit de allerbeste uitrusting voor hun sport en de weersomstandigheden waarin ze strijden. Ski's, bijvoorbeeld, moet bestand zijn tegen bijna constante veranderingen in stress tijdens races.

De ideale ski biedt een stijf en stijf platform voor skiërsschoenen om aan te bevestigen, buigt om door bochten te snijden, breekt niet onder de druk van sprongen en landingen en is licht genoeg om de atleet niet af te remmen. Maar dat is niet alles:ski's moeten bestand zijn tegen schade door botsingen, absorberen trillingen van ijzige omstandigheden en zijn bestand tegen extreme temperaturen en intens zonlicht dat veel voorkomt in bergachtige omgevingen.

Dat is veel gevraagd van een enkel item. De eerste ski's waren gemaakt van sterk, flexibel essenhout, maar de technologie heeft manieren gevonden om het veel beter te doen. De huidige ontwerp- en constructieprocessen van materialen zijn streng bewaakte industriële geheimen, specifiek voor individuele skibedrijven. Maar ik en andere materiaalexperts weten dat de essentiële componenten en methoden erg op elkaar lijken:alle ski's zijn als sandwiches, het stapelen van afzonderlijke lagen van verschillende materialen met al die afzonderlijke eigenschappen in een enkel item, een wedstrijdski.

Geavanceerde materialen voor extreme omstandigheden

Polyethyleen met ultrahoog moleculair gewicht is een hoogtechnologische kunststof die vaak wordt gebruikt in zeer sterke touwen en in kunstmatige heup- en knie-implantaten. Het is zwaar, buigt en buigt veel zonder te breken, bestand tegen krassen, behoudt zijn eigenschappen over een reeks temperaturen en heeft kleine microscopisch kleine poriën over het oppervlak. Wanneer het wordt gebruikt als de basislaag van een ski, die microscopisch kleine poriën werken als een spons waarin racewas wordt gesmolten om het contact van de ski met de sneeuwcondities te verfijnen.

De zijkanten van de skibasis zijn gemaakt van zeer sterke staallegeringen die worden verwarmd en verwerkt om te voldoen aan de veeleisende skiomstandigheden. Door deze processen is het staal bestand tegen roest en kan het worden geslepen als een mes. Het staal moet zijn rand vasthouden om door sneeuw en ijs te snijden, terwijl het met de rest van de ski meebeweegt zonder te barsten of te breken.

In de ski

Bovenop de basis zit een complexe laag in de skisandwich, een element zelf dat een "sandwichpaneel" wordt genoemd, " gemaakt van vergelijkbare materialen en met dezelfde technieken als die worden gebruikt om ruimtevaartuigen te bouwen, vliegtuigen en raceauto's. Het midden van de sandwich is een kernmateriaal omgeven door vezelversterkte composieten.

De kernen van sandwichpanelen voor ski's kunnen lichtgewicht titaniumlegeringen zijn, polymeerschuim vergelijkbaar met piepschuimkoffiekopjes of verschillende houtsoorten - zoals esdoorn, eik, esp of populier. Deze verschillende kunststof, hout en metalen materialen zijn gelaagd en gecombineerd om de ski af te stemmen op de gewenste sterkte, stijfheid, vermogen om te draaien en trillingsdempend, allemaal met zo min mogelijk gewicht.

De buitenste lagen van het sandwichpaneel zijn gemaakt van epoxyharsen - hoogwaardige lijmen - waarin en waarop technische stoffen zoals koolstofvezels, glasvezel en kevlar. Deze hars-vezellagen houden de sandwichkernstructuur bij elkaar en zorgen ervoor dat alle verschillende materiaalsoorten als één geheel werken.

Zoals de kern, deze composietlagen variëren in dikte en samenstelling langs de ski. Ze worden zelfs onder verschillende hoeken op de ski zelf aangebracht om de stijfheid en sterkte van de ski te verbeteren.

De ski met sandwichpanelen maakt het draaien sneller en helpt de ski soepel over hobbels en sporen in het terrein te rijden. Het reageert beter op de skiër en is stabieler bij hoge snelheden dan minder geavanceerde ontwerpen, omdat het kan profiteren van de beste aspecten van al zijn ingrediënten. Algemeen, het sandwichpaneel is gebouwd om het stijfst te zijn onder het bindingsgebied waar de schoen wordt bevestigd, en flexibeler in de buurt van de skitips, om gemakkelijker over oneffen terrein te glijden. Het sandwichpaneel van elke ski is ontworpen en gebouwd om de prestaties te optimaliseren in een specifiek ski-evenement - zoals downhill racen, sneeuwcrossen of springen – of zelfs de voorkeuren van een bepaalde skiër.

Snelle verbetering

De ski-industrie, en met name de concurrentie-elementen, zijn bereid om risico's te nemen en grenzen te verleggen, het verkennen van de meest geavanceerde materiaalconcepten om optimale prestaties te bereiken. Als resultaat, tientallen jaren van onderzoek hebben de tijden van Olympische skiërs in de loop der jaren aanzienlijk verbeterd.

Dat werk heeft ook voordelen opgeleverd tot ver buiten het Olympische medaillepodium en in de recreatieve markt. Amateurskiërs kunnen meer geavanceerd terrein en meer uitdagende hellingen verkennen met behulp van de afgestemde veerrespons, trillingsdemping en het lichte gewicht van hun ski's. Recreatieve skiërs kunnen ook sneller gaan in veranderende sneeuwcondities en gemakkelijker door bochten sturen omdat hun ski's aanpasbaar zijn en reageren op de sterke punten van individuele skiërs, evenals hellingscondities. De materiaalverbeteringen helpen recreatieve skiërs goed te skiën op terrein dat voorheen alleen toegankelijk was voor superieure atleten.

Al deze vorderingen gaan heel snel. Voor de volgende Olympische Winterspelen, consumenten zullen waarschijnlijk gemakkelijk dezelfde soorten ski's en snowboards kunnen kopen waar de Olympiërs van 2018 op streden - en de Olympiërs van 2022 zullen nog betere materialen gebruiken die hen helpen sneller te gaan, hoger en sterker dan ooit tevoren.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.