在刚结束不久的东京奥运会和全运会上，乒乓球项目作为最具影响力的比赛项目之一，吸引了世界各地观众们的目光。如今，科学技术的进步，也正在给这项风靡世界的体育运动带来更多新的可能。
近日，我院巫金波教授团队在国际知名学术期刊Advanced Materials Technologies（IF: 7.848，JCR 1区）上发表封面论文“Smart Table Tennis Racket with Tunable Stiffness for Diverse Play Styles and Unconventional Technique Training”。该论文我校为第一单位，我院研究生周雪峰、王丽娟、黄东阳为共同第一作者，我院巫金波教授和物理系张萌颖博士为共同通讯作者。此工作还得到了香港科技大学温维佳教授的鼎力支持。Advanced Materials Technologies编辑Kevin Hurler以“The future of athletics? Smart ping pong paddles”（体育竞技的未来？智能乒乓球拍）为题，在Advanced Science News对此工作也进行了专门和亮点报道。
为适应乒乓球运动中不同的打法风格以及非常规技术训练的需求，该团队研发了基于电流变弹性体（ERE）智能感知材料的刚度可调的智能乒乓球拍。首先以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为连续相、尿素层包裹的钛氧基草酸钡（BTRU）微纳米颗粒为分散相、硅油为添加剂制备了高性能稳定的各向异性巨电流变弹性体。巨电流变弹性体使用定制的模具中在外加电场的环境下固化，以得到各向异性结构，其相对电流变效应高达17,160%，远远高于现有的其他电流变弹性体。其剪切储能模量增量和压缩模量增量分别为5.2 MPa和6.4 MPa，表明其在剪切和压缩模式下均有很好的表现。
在此基础上，使用电流变智能感知材料取代海绵层研发了智能乒乓球拍。智能乒乓球拍的拍面由橡胶、碳柔性电极、巨电流变弹性体、铜电极和木板构成，两电极连接到由电池和微型变压器组成的电源。通过控制智能乒乓球拍复合胶皮中巨电流变弹性体的电场，调节拍面刚度，智能乒乓球拍成功地改变了乒乓球的运动轨迹，降低了11%的出射角，提高了2%的出射速度，证明了器件的有效性，实现了可以在不同模式间实时切换的“一拍多用”。本研究将在比赛、娱乐以及专业训练尤其是非常规技术训练中有较为广泛的应用前景。
此工作得到了国家自然科学基金（No. 61922053, No. 21775101, No. 11674210）的资助。
封面链接：https://onlinelibrary.wiley.com/toc/2365709x/2021/6/10
Advanced Science News报道链接：https://www.advancedsciencenews.com/the-future-of-athletics-smart-ping-pong-paddles/
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202100535