Olympiater förväntar sig högsta prestanda från sina sinnen och kroppar, men de får avgörande fördelar med den allra bästa utrustningen för sina sporter och väderförhållandena de tävlar i. Skidor, till exempel, måste stå emot nästan konstanta förändringar i stress under lopp.

Den perfekta skidan ger en styv och styv plattform för skidskor som kan fästas vid, böjer sig för att hugga genom svängar, bryter inte under trycket av hopp och landningar och är tillräckligt lätt för att inte sakta ner idrottaren. Men det är inte allt:Skidor måste motstå skador från kollisioner, absorberar vibrationer från isiga förhållanden och tål extrema temperaturer och intensivt solljus som är vanligt i bergsmiljöer.

Det är mycket att fråga om ett enda objekt. De första skidorna var gjorda av starka, flexibelt askträ, men tekniken har hittat sätt att göra mycket bättre. Dagens materialdesign och byggprocesser är noga skyddade industrihemligheter, specifikt för enskilda skidföretag. Men jag och andra materialexperter vet att de väsentliga komponenterna och metoderna är väldigt lika:Alla skidor är som smörgåsar, stapla separata lager av olika material med alla dessa separata egenskaper till ett enda objekt, en tävlingsklass.

Avancerade material för extrema förhållanden

Ultrahög molekylvikt polyeten är en högkonstruerad plast som ofta används i höghållfasta rep såväl som i konstgjorda höft- och knäimplantat. Det är svårt, böjer och böjer sig mycket utan att gå sönder, motstår repor, behåller sina egenskaper över en rad temperaturer och har små mikroskopiska porer över ytan. När den används som baslager på en skida, de mikroskopiska porerna fungerar som en svamp i vilken racevax smälts in för att finjustera skidens kontakt med oavsett snöförhållanden.

Sidorna på skidbasen är gjorda av höghållfasta stållegeringar som värms upp och bearbetas för att möta de krävande skidförhållandena. Dessa processer gör stålet resistent mot rost och kan slipas som en kniv. Stålet måste hålla kanten för att tälja genom snö och is medan det böjer sig med resten av skidan utan att spricka eller gå sönder.

Inuti skidan

Ovanpå basen finns ett komplext lager i skidmackan, ett element själv kallat en "sandwichpanel, "tillverkad av liknande material och med samma tekniker som de som används för att bygga rymdfarkoster, flygplan och prestationsracebilar. Smörgåsens centrum är ett kärnmaterial som omges av fiberförstärkta kompositer.

Kärnorna på skidmackpaneler kan vara lätta titanlegeringar, polymerskum som liknar isopor -kaffekoppar eller olika träslag - till exempel lönn, ek, asp eller poppel. Dessa olika plast, trä- och metallmaterial lagras och kombineras för att ställa in skidan till önskad styrka, styvhet, förmåga att vrida och vibrationsdämpande, alla med så liten vikt som möjligt.

Sandwichpanelens yttre lager är gjorda av epoxihartser-högpresterande lim-i och på vilka läggs konstruerade tyger som kolfibrer, glasfiber och Kevlar. Dessa hartsfiberskikt håller ihop sandwichkärnstrukturen och får alla de olika materialtyperna att fungera som en.

Liksom kärnan, dessa sammansatta lager varierar i tjocklek och smink längs skidan. De appliceras till och med i olika vinklar på själva skidan för att förbättra skidstyvheten och styrkan.

Sandwichpanelskidan gör svängen snabbare och hjälper skidresan smidigt över stötar och hjulspår i terrängen. Det är mer lyhörd för skidåkaren och mer stabil vid höga hastigheter än mindre avancerade konstruktioner eftersom det kan dra fördel av de bästa aspekterna av alla dess ingredienser. Övergripande, sandwichpanelen är byggd för att vara styvast under bindningsområdet där stöveln fäster, och mer flexibel nära skidtipsen, att lättare glida över ojämn terräng. Varje skids sandwichpanel är designad och byggd för att optimera prestanda i ett specifikt skidevenemang - till exempel utförsåkning, snowcross eller hoppning - eller till och med en viss åkares preferenser.

Snabb förbättring

Skidbranschen, och särskilt dess konkurrenselement, är villiga att ta risker och skjuta gränser, utforska de mest avancerade materialkoncepten för att uppnå optimal prestanda. Som ett resultat, decennier av forskning har förbättrat olympiska skidåkares tider avsevärt genom åren.

Det arbetet har också spridit fördelar långt bortom OS -medaljpallen och in på fritidsmarknaden. Amatöråkare kan utforska mer avancerad terräng och mer utmanande backar med hjälp av det inställda fjäderresponset, vibrationsdämpning och låg vikt på skidorna. Fritidsåkare kan också gå snabbare i förändrade snöförhållanden och styra lättare genom svängar eftersom deras skidor är anpassningsbara och lyhörda för enskilda skidåkares styrkor, samt lutningsförhållanden. Materialframstegen hjälper fritidsåkare att åka skidor bra på terräng som tidigare endast var tillgänglig för överlägsna idrottare.

Alla dessa framsteg sker väldigt snabbt. Inför nästa vinter -OS, konsumenter kommer sannolikt enkelt att kunna köpa samma typer av skidor och snowboards som olympierna 2018 tävlade på - och 2022 kommer olympierna att använda ännu bättre material som hjälper dem att gå snabbare, högre och starkare än någonsin tidigare.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.