冬天到了，又到了滑雪、溜冰的季节。早在清代，我国的冰雪运动就已经非常盛行了，影视剧《甄嬛传》里的安陵容就是靠着冰嬉绝技成功复宠。如今，科技的发展正在悄然改变着这个传统的竞技运动。从一双普通的冰刀，我们就能窥见科技如何推动体育运动不断突破极限。
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冰刀的进化
冰刀根据结构和运动特点大致可分为:速滑冰刀、短道速滑冰刀、花样冰刀、冰球冰刀。冰雪运动经 2022 北京冬奥会在我国得以普及推广。冰刀作为关键器材，助力各项冰上项目开展，为实现 3 亿人参与冰雪运动目标助力。
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我国滑雪运动的历史渊源
我国是世界上最古老的滑雪发源地之一，在新疆的阿勒泰岩画上就出现了滑雪场景，经证实早在距今1万至2万年前阿勒泰地区就已经存在滑雪运动。
阿勒泰滑雪岩画
我国有正式文献记载的冰上运动是在隋朝，《隋书·北狄传》有记载：“南室韦北行十一日至北室韦，分为九部落，绕吐纥山而居……地多积雪，惧陷坑阱，骑木而行，俗皆捕貂为业，冠以狐狢，衣以鱼皮。”清代冰雪运动尤为盛行，乾隆曾作《冰嬉赋》，并将其定为国俗。清代，滑冰已经有了细分：速度滑冰、花样滑冰、冰上足球、冰上抛球、冰上射天球、打雪挞及冰上摔跤等项目纷纷登场。
《冰嬉图》局部
（图片来源：故宫博物院官网）
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早期冰刀鞋的形质发展
冰刀鞋的起源可以追溯到古代的北欧地区。由于这些地区冬季漫长且寒冷，冰面覆盖广泛，人们需要一种能够在冰面上行走或滑行的工具。
最早的冰鞋是由天然材料制成的，其中动物骨骼是主要的材料来源。考古学家在芬兰北部发现的骨底冰鞋实物，经过碳14年代测定，大约制作于公元前200年，距今已有2200多年的历史。这种骨制冰鞋的出现，标志着冰刀鞋的雏形开始形成。
骨质冰鞋
（图片来源：荷兰驻华使馆网站）
大约在公元1200年左右，铁质冰刀鞋在芬兰和荷兰等地开始出现。现存最早的铁质冰刀鞋收藏于阿姆斯特丹荷兰国家历史博物馆，该冰刀鞋制作于1225年，其外形与当今的冰刀鞋十分类似。铁质冰刀的出现，使得冰鞋的耐用性和功能性得到了显著提升，为后续冰刀鞋的发展奠定了基础。
荷兰出土镶铁木质冰鞋
( 图片来源： 荷兰驻华使馆网站）
1850年，美国费城出现了刀体全钢制冰刀鞋。这种全钢冰刀鞋的出现，标志着冰刀鞋材料的一次重大突破。全钢冰刀鞋不仅提高了冰刀的硬度和耐磨性，还使得冰刀的制造工艺更加精细，为运动员提供了更好的滑行体验。
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冰刀的技术性变革
1883年，俄罗斯天才速滑运动员亚·恩·班申发明了管式刀体冰刀鞋。这种冰刀鞋的设计，使得冰刀的重量更轻，同时提高了冰刀的稳定性和灵活性。管式冰刀鞋的出现，奠定了现代冰刀鞋的基本形态，对世界速滑运动的发展产生了深远的影响。
管式刀体冰刀鞋
20世纪末，生物力学技术被引入冰刀鞋的设计中。克莱普（Klap）冰刀鞋的出现，将大道滑冰的成绩向前推进了一大步。这种冰刀鞋的刀桥与鞋身的固定点只有一个（前端固定) ，后端是非固定的脱位结构。这可以使运动员滑行时膝关节蹬伸角度增大，节省运动能量，延长蹬冰时间，提高了滑行速度。
克莱普(Klap）冰刀鞋
（图片来源：cadomotus.com.cn）
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冰刀用钢材料
及冶金工艺的进步
冰刀用钢也有其独特的性能要求，首先冰刀刃口要锋利，越锋利入地越深，其抓地力也就越好。而刃口锋利度又取决于钢种的韧度和硬度的完美结合，选择一种刚柔并济的钢种才能做到入地深且不易于崩坏。钢材的硬度取决于马氏体和贝氏体晶体的颗粒大小，钢材的韧性取决于残留奥氏体的精细结构，二者的结合性能又取决于热处理工艺。
近年来，粉末冶金技术被应用到刀体设计中。这种技术使得冰刀的柔韧性和硬度同时得到改进，进一步提升了冰刀的性能。粉末冶金技术可以制备高速钢，具体流程是，钢水通过高压惰性气体或高压水雾化，得到的细小钢粉末，然后在高温、高压下压制成形，再经烧结而制成高速钢。粉末冶金钢冰刀具有更高的硬度和更好的耐磨性，同时保持了良好的韧性，能够更好地满足运动员在高速滑行和激烈对抗中的需求。
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冰刀鞋身材料的技术进步
除了刀体技术的变革，鞋面材料的改进也在不断升级中。过去的冰刀，纯牛皮材质的鞋面在短道速滑项目中常常难以支撑大角度的倾斜。运动员们不得不用强力胶和纱布多层加固，但这种临时的解决方案仍存在断裂的安全隐患。尽管如此，在那个年代的运动员们依然在不断突破着世界纪录。
现如今，即便是入门级的冰刀也采用了航空级碳纤维材料制造。这种高科技材料不仅让冰刀更加轻便，还具有极高的强度。正是得益于这样的技术革新，现在的初学者在半年内就可能达到12秒的成绩，而在过去可能需要一到两年的训练才能达到这样的水平。
短道速滑奥运冠军：杨扬
（图片来源：ourchinastory.com）
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AI时代的体育新征程
除了器材革新，科技在体育竞技的公平性方面也发挥着重要作用。鹰眼技术的应用让界内界外的判罚更加精确，在体操、花样滑冰等打分项目中，AI技术已开始应用于基础动作的评分，使评判更加客观统一。
国际奥委会推出的“Olympic AI”计划展望了AI技术在奥运会中的应用前景，涵盖了器材创新、裁判判罚、规则制定等多个方面。在运动员选拔领域，传统方式往往过分依赖基础身体素质测试，如跑、跳等项目，这可能会错过一些具有特殊天赋的运动员。在科技的帮助下，未来的选材或许能更全面地发现和培养人才，但同时也要警惕过度依赖数据而忽视人的潜能与可能性。
Olympic AI
（图片来源：euronews.com）
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坚守体育价值
正如国际奥委会主席巴赫在新年贺词中强调的“价值先行”（Value First），在拥抱科技创新的同时，我们更要坚守奥林匹克的核心价值。科技发展带来的变革令人期待，但体育精神与人文价值永远是这项事业的根基。科技正在重塑体育世界的方方面面，但“更快、更高、更强”的奥林匹克精神将永远指引着体育事业的发展方向。
巴赫发表新年贺词
（图片来源：k.sina.cn）
*本文由新年大会演讲内容整理而来
演讲者：杨扬（中国冬奥首金获得者、短道速滑奥运冠军）
文稿撰写：张萍（上海科技馆科学传播中心馆员）
图文指导：章佳敏（上海科技馆科学传播中心馆员）
编辑：张萍、小叮当
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