[发明专利]一种具有换气隔温缓震功能的仿生运动鞋鞋底

说明书

一种具有换气隔温缓震功能的仿生运动鞋鞋底，以非洲鸵鸟为仿生原型，提取出鸵鸟足底部包括乳突群，鞋底由仿生大底、仿生中底、弹性环塞组成，鞋底上分布有由弹性环塞、仿生大底上的乳突气柱、柱底过渡槽与仿生中底上的仿生凹槽、进气孔共同配合组成的换气隔热缓震单元，换气室和乳突气柱的中空结构在人的足部和地面之间形成了以气体为主的接触介质，减弱了地面温度向人体足下传输效力，实现隔绝地表温度功能；乳突‑皮肤的独特结构及其组合方式所实现的隔热、透气、缓冲的优异特性，本发明结构简单，选取传统鞋底的橡胶与PHYLON材料，在实现所需仿生运动鞋底的功能性同时，更加贴合于运动鞋鞋底的轻量化设计理念。

技术领域

本发明属于工程仿生技术与鞋具设计相结合的交叉领域，具体涉及一种具有换气隔温缓震功能的仿生运动鞋鞋底。

背景技术

随着运动鞋科技的发展，运动鞋除了基础的舒适、轻便性能要求外，其缓震性能一直是运动鞋性能关注的热点。同时，为解决地面温度向鞋内传导和排除鞋内湿热空气问题，鞋的隔温、换气功能也不断得到了广泛关注。鞋底作为运动鞋重要的组成部件，其功能性拓展更是成为各大厂家关注的核心。目前已有的鞋底科技在鞋底缓震、隔温、换气性能方面都取得了一定的进展，但是尚存在很大的研究空间。

从自然界获取灵感，采用工程仿生技术，将非洲鸵鸟的优异性能运用到运动鞋鞋底开发上来，并且有效的将其优异性能综合应用于功能性运动鞋鞋底的设计，将有助于新型多功能鞋底的开发。

成年非洲鸵鸟体重130Kg-150Kg,能以50-60Km/h的速度在沙地上持续、稳定奔跑约30分钟，其主要栖息于非洲的沙漠和稀树草原地带，生活环境昼夜温差大，日间地表最高温度可达60℃以上，夜间温度又下降到10℃以下。非洲鸵鸟可以完成以上高速重载的运动以及适应以上特殊的生存环境得益于其独特的生物机理。非洲鸵鸟足的底部是直接与地面接触的部分，其在鸵鸟重载高速奔跑中应对地面冲击力、隔绝极高的地表温度和排除多余热量等方面起着至关重要的作用。

非洲鸵鸟足底皮肤上生长着像毛发一样的乳突群，乳突群由单个的乳突基于足底-地面相互作用关系疏密有序的排布而成,单个乳突呈柱状长条形，其内部结构中空，其硬度最高而富有韧性。乳突能牢固的生长于足底皮肤上得益于其独特的皮肤结构，足底皮肤的真皮层具有六棱柱形孔洞，并且每一个棱面上都具有凸包状凸起结构，乳突固定于足底皮肤表皮层，随表皮层附于真皮层，其根部延伸出表皮层并嵌入真皮层的六棱柱孔洞内，孔洞内的凸包结构能沿乳突周向紧紧的夹持住乳突根部，表皮层硬度要高于真皮层。

类似毛刷的足底乳突群、乳突-皮肤的组合结构和乳突到真皮的材料硬度梯度性变化有利于吸收鸵鸟高速奔跑时来自于地面的冲击力，达到缓震的效果。中空的乳突在足底皮肤和地面之间形成大面积的空气介质，有效的阻隔了地面热量向足底皮肤的传递。真皮层独特六棱柱孔洞在棱角处与乳突形成的空隙有利于热量的排出。

针对运动鞋鞋底换气、隔温、缓震性能，本发明以非洲鸵鸟足的底部为生物模本，提取足底乳突群、乳突-皮肤特殊组织结构和各部组织材料硬度关系生物特征，设计了一种具有换气隔温缓震多功能特征的仿生运动鞋鞋底。

发明内容

本发明公开了一种具有换气隔温缓震功能的仿生运动鞋鞋底，属工程仿生技术与鞋具设计相结合的交叉领域，以非洲鸵鸟足的底部为生物模本，师法自然，将非洲鸵鸟在生存进化中获取的优特性应用于功能性运动鞋鞋底的开发，实现鞋底功能的综合性，发明了一种兼具换气、隔温、缓冲减震功能的仿生运动鞋鞋底。

本发明包括有仿生大底、仿生中底、单向排气阀和弹性环塞，仿生大底是由大底、嵌入大底的乳突气柱和柱底过渡槽构成的一体结构，乳突气柱为圆柱形，呈中空封闭结构，乳突气柱内部充有氮气，乳突气柱位于大底下段与位于大底上段的长度比例为：1：2，乳突气柱位于大底下段与位于大底上段的壁厚比例为：2：1，在人足部第一跖骨关节对应大底前掌位置处的乳突气柱外径为乳突气柱的1.5倍，大底后跟处的乳突气柱分布密度大于大底前掌处乳突气柱分布密度。