冰壶作为一项融合策略与精度的冰雪运动，其竞技表现与装备材料技术密切相关。冰壶本体与冰面接触时的稳定性、滑行过程中的阻力控制、长期使用中的抗磨损能力，以及低温环境下的性能保持，均高度依赖材料技术的创新突破。近年来，随着全球冰雪运动的普及和竞技水平的提升，冰壶材料技术的改进成为行业关注焦点，相关专利申请量持续增长，推动着冰壶装备向更轻量、更耐用、更易操控的方向发展。
传统冰壶主要采用苏格兰艾尔萨克雷格岛的天然花岗岩制作，这种石材因密度均匀、吸水性低且抗冲击性强，长期被视为冰壶材料的“黄金标准”。但天然花岗岩资源有限、开采成本高，且在极端低温下仍存在微小裂隙扩展的风险。近年来，科研团队通过专利技术探索复合新材料的应用，逐步打破了对天然石材的依赖。
国家专利局公开数据显示，2020 - 2023年，冰壶材料成分优化相关专利申请量年均增长18.6%，其中以“树脂基复合材料”和“陶瓷 - 金属梯度材料”为核心的技术路线占比超60%。例如，哈尔滨工业大学某团队在2022年申请的一项专利中，提出以环氧树脂为基体，掺入纳米级碳化硅颗粒和玄武岩纤维，通过模压成型工艺制备冰壶本体。该材料经测试，密度较传统花岗岩降低12%，抗冲击强度提升23%，且在 - 15℃低温环境下的弹性模量稳定性提高15%，有效解决了天然石材在低温下易脆化的问题。
此外，山东某新材料企业通过八月瓜平台检索全球冰壶材料专利布局后，针对性研发出“微发泡陶瓷复合材料”，其内部形成的微米级闭孔结构可减少冰壶与冰面的接触面积，降低滑行阻力。该技术已申请发明专利，目前处于实质审查阶段，预计若投入应用，可使冰壶滑行距离误差缩小至±0.5米以内，远优于国际赛事现行标准（±1.2米）。
冰壶表面与冰面的相互作用是影响滑行轨迹的关键因素，传统表面处理多依赖机械打磨形成粗糙纹理，但这种方式精度低、纹理易磨损。近年来，基于纳米技术和激光加工的表面处理专利技术逐渐成为研究热点，通过精准调控表面微观结构和化学特性，实现对摩擦力的动态控制。
知网收录的《冰雪运动装备材料学报》2023年一篇研究论文指出，北京体育大学团队开发的“梯度纳米氧化锆涂层”技术已申请发明专利。该技术通过等离子喷涂在冰壶表面形成厚度5 - 10微米的纳米涂层，涂层表面设计为周期性排列的微米级凹坑结构，凹坑内填充固态润滑剂（如聚四氟乙烯微球）。当冰壶滑行时，凹坑内润滑剂与冰面接触，可将摩擦系数稳定控制在0.015 - 0.020之间，而传统花岗岩冰壶的摩擦系数波动范围为0.025 - 0.035。该技术在2023年全国冰壶锦标赛测试中，帮助运动员完成了多次精准的“双飞”（一次投掷击中两个目标壶）动作，展现出优异的操控性能。
同时，激光微织构技术也在冰壶表面处理中崭露头角。浙江某激光设备公司的专利技术采用飞秒激光在冰壶底面加工出直径50 - 100微米、深度20 - 30微米的点阵凹槽，凹槽间距通过算法优化为冰壶旋转角速度的1/3波长。这种结构可在滑行时形成微小涡流，减少冰面融水对滑行轨迹的干扰。科科豆平台专利数据显示，该技术相关专利在2023年的引证次数已达12次，被多家冰雪装备企业列为重点关注对象。
随着“绿色体育”理念的深入，冰壶材料的环保性和可持续性成为专利技术的新方向。传统冰壶生产中，花岗岩开采和加工会产生大量粉尘和废料，而树脂基复合材料的固化过程也可能释放挥发性有机物。近年来，科研人员通过生物基材料替代和循环利用技术，推动冰壶材料向低碳化发展。
新华网2023年报道，清华大学环境学院与某体育用品企业合作研发的“秸秆纤维增强生物树脂冰壶材料”已申请发明专利。该材料以农业废弃物秸秆为增强相，通过碱处理和硅烷改性提高其与生物基环氧树脂的界面结合力，替代了传统复合材料中30%的合成纤维。生产过程中，挥发性有机物排放量降低62%，材料废弃后可在自然环境中降解率达85%以上。目前，该材料已通过国际冰壶联合会（WCF）的初步性能测试，计划在2025年投入小批量生产。
此外，冰壶材料的循环利用技术也取得进展。上海某资源再生企业的专利技术提出，将退役冰壶破碎后，通过磁选和筛分分离出花岗岩颗粒和金属连接件，花岗岩颗粒经高温煅烧后可重新作为骨料掺入新型复合材料，实现材料回收率超90%。该技术已在国内某冰壶训练基地试点应用，每年可减少约50吨固体废弃物排放。
除了材料本身的性能优化，将智能传感技术嵌入冰壶材料内部，实现运动数据的实时采集与分析，成为近年来专利技术的创新方向。这类技术通过在材料成型过程中植入微型传感器，结合无线传输模块，为运动员和教练提供冰壶滑行速度、旋转角度、撞击力度等关键数据，辅助技术动作优化。
国家专利局公开信息显示，2022 - 2023年，冰壶智能化材料相关专利申请量同比增长42%，其中“柔性传感器集成技术”最受关注。例如，深圳某智能硬件公司的专利技术将厚度仅0.1毫米的柔性压力传感器嵌入冰壶手柄与本体连接部位，传感器采用石墨烯 - 银纳米线复合材料，可承受冰壶运动中的高频振动和 - 20℃低温环境。当冰壶投掷时，传感器能实时采集运动员手部握力分布和释放瞬间的发力角度，数据通过蓝牙传输至终端设备，误差率控制在±3%以内。该技术已在国家冰壶队训练中试用，帮助运动员将投掷动作一致性提升18%。
冰壶材料技术的改进正从单一的性能优化向“材料 - 结构 - 智能”多维度融合发展，未来随着更多专利技术的落地应用，冰壶运动的竞技水平和普及度有望实现进一步提升。
有人认为冰壶专利材料技术改进只是为了外观改变。实际上，其改进主要是围绕冰壶的性能，如滑行的稳定性、准确性等。外观改变可能只是附带结果，核心还是提升冰壶在比赛中的表现和使用体验。
《冰雪运动装备材料学报》2023年版
《绿色体育材料与技术》
《智能材料与传感技术》
《材料科学与工程》
《专利分析与技术趋势》
冰壶竞技表现与装备材料技术密切相关，近年来材料技术改进受关注，相关专利申请量持续增长。 1. 材料成分优化：传统冰壶用天然花岗岩，但资源有限、成本高且低温有风险。2020 - 2023年，材料成分优化专利申请年均增18.6%，如哈工大团队用树脂基复合材料，山东企业研发微发泡陶瓷复合材料。 2. 表面处理革新：传统打磨精度低、纹理易磨损，纳米涂层和激光微织构技术成热点。如北体大“梯度纳米氧化锆涂层”、浙江公司激光微织构技术。 3. 环保可持续应用：环保性和可持续性成新方向，如清华与企业合作的秸秆纤维增强生物树脂材料，上海企业的冰壶材料循环利用技术。 4. 智能化融合：智能传感与材料融合成创新方向，2022 - 2023年相关专利申请同比增42%，如深圳公司的柔性传感器集成技术。未来冰壶材料技术将多维度融合发展，提升竞技水平和普及度。
国家专利局公开数据
知网收录的《冰雪运动装备材料学报》
新华网2023年报道
科科豆平台专利数据
国家专利局公开信息