世界杯足球中的化学知识

　　四年的等候，终于等来2022世界杯卡塔尔世界杯，这是历史上首次在卡塔尔和中东国家境内举行、首次在北半球冬季举行的世界杯足球赛，也是史上最贵世界杯。
　　作为一名伪球迷，笔者对于这场举世瞩目的世界杯赛事，这场激情燃烧、精彩纷呈的足球盛宴，并没有什么发言权不过，不过，我们倒是可以从化学的角度
　　01EPDM和PU足球
　　卡塔尔2022年世界杯官方比赛球名为AlRihla，是阿拉伯语旅程的意思，中文译名为逐梦之旅，据介绍是历届世界杯飞行速度最快的足球。
　　从最早的足球到AlRihla，化学科技的加持让足球材料产生了日新月异的变化
　　众所周知，足球起源于中国古代的蹴鞠，是由藤条缠绕编制而成。
　　而现代足球则发端于英国，是用牛皮、猪皮等皮革手工缝制而成。这些材料虽然取自天然，但却过于柔软、厚重，且吸水性很强足球会由于吸汗或吸水而不断加重，令球员踢起来十分吃力。
　　此后，随着化学材料的普及，人造革足球应运而生，很大程度上弥补了动物皮革柔软，易变形、易吸水等弊端；而足球的形制，也由原来杂乱无章的拼块逐渐变得统一。
　　1970年墨西哥世界杯所使用的Telstar足球，表面由32块手缝的嵌面组成（由12块黑色五边形和20块白色六边形构成）这种全新的构造和均衡的缝制，使得足球拥有更浑圆完美的外形，具有划时代的的意义。
　　此后随着化学材料普及，人造革足球出现，弥补了动物皮革柔软、易变形、易吸水等弊端。其中最经典的足球形象，要数1970年墨西哥世界杯所使用的Telstar足球，表面由32块手缝的嵌面组成，足球的形制自此也得到统一。
　　非常有趣的是，有一种化学物质富勒烯的结构与此十分相似，因此富勒烯又被称为：足球烯。不过，化学家们并没有止步于此：
　　2006年，拜耳材料将基于反应型聚氨酯的专利热粘合技术应用于足球生产，彻底颠覆了原有的缝制工艺，有效减少了球体表面因皮革缝合而造成的凹凸不平。原本32块拼接的经典设计，也减少为14块。
　　2010年世界杯用球减少至8块。
　　2014年巴西世界杯用球桑巴荣耀，创造性地减少至6块，从而使球体更加浑圆饱满，运动轨迹更加稳定。
　　2018年世界杯上的Telstar18作为经典用球的后续，集各种高新科技于一身，在结构与性能上有了进一步的提高Telstar18在沿用传统经典黑白配色的同时，又带有灰色渐变色块，看上去仿佛现在常见的二维码，寓意着我们如今所处的数码时代。
　　同时，Telstar18中内置了NFC芯片，可以记录球速、球路等数据，以供读取研究之用。为契合世界杯的环保主题，Telstar18更是选用了具有较高环保性能的高科技材料一一生物基三元乙丙橡胶（EPDM）产品KeltanEco。三元乙丙橡胶
　　三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种，以EPDM（EthylenePropyleneDieneMonomer）表示，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域。
　　而本届世界杯所用足球表面是由20片名为SpeedShell的纹理聚氨酯（PU）球面材料通过热粘合组合而成，以三角形状和弯折设计降低足球在飞行中的风阻，并完全采用了水性涂料和水基胶，重量大大降低。这种设计增强了空气动力学性能，从而提升皮球的运动稳定性。聚氨酯（PU）
　　全名为聚氨基甲酸酯，是一种高分子化合物。最早是在20世纪30年代，由德国科学家研发而成，德国科学家将液态的异氰酸酯和液态聚醚或二醇聚酯缩聚生成一种新型材料。聚氨酯弹性体性能介于塑料和橡胶之间，耐油，耐磨，耐低温，耐老化，硬度高，有弹性。主要用于制鞋工
　　业和医疗业。
　　它的另一个亮点设计，就是用新技术系统CTRCORE，而CTRCORE这核心科技带来出色的形状记忆力、气密性和反弹准确度，确保了高速运动中足球的速度、精准度和稳定性，助力精准控球。
　　为了在2022年卡塔尔世界杯上为裁判提供帮助，尤其是第一次在世界杯，上使用的全新半自动越位技术，‘‘逐梦之旅搭载了名为ConnectedBall的全新科技，用于增强VAR系统，通过提供前所未有的数据与信息来帮助裁判员，从而在世界杯这个大舞台上做出更快、更准确的判罚。
　　02丁烷定位泡沫
　　发定位球之前，裁判员取出喷雾罐，喷出类似固定头发的摩丝的白色泡沫，原来，这个喷雾罐中加入了80的水，17的液化丁烷（C4H10），1的表面活性剂和2的植物油。
　　一旦开启喷雾罐的喷嘴，液态丁烷马上会汽化成丁烷气体，所产生的巨大压力把包含表面活性剂的植物油乳化打散，形成均匀的泡沫喷出。泡沫有极大的表面积，会对光线产生强烈的漫反射，因此在球场的任何一个角度都能清楚地看见白线。泡沫一段时间会全部破裂，临时白线即会消失，不会影响球员比赛。同时，留入草地上的水、少量的表面活性剂和植物油也不会对场地产生污染。j
　　03聚氨酯球鞋
　　不同的运动员对运动鞋的材料有不同的要求。为此，设计师采用了最新的化学材料设计了各种性能的运动鞋
　　篮球、排球运动员需要有一定弹跳性的鞋，选用弹性十分好的顺丁橡胶作鞋底；足球运动员要求鞋能适应快攻快停、坚实耐用的要求，便用强度十分高的聚氨酯橡胶作底材，并安装上聚氨酯防滑钉。
　　04氯乙烷化学大夫
　　激烈的足球比赛中常会出现运动员受伤倒地的情况，医生用药水对球员的伤口喷射后，不用多久，运动员便能马上站起来投入比赛。什么药能够这样迅速地治疗伤痛呢？
　　这种球场上的化学大夫，是一种叫氯乙烷（C2H5Cl）的有机物。氯乙烷在常压、常温下是一种气体，通过高压将它液化后罐装在喷筒内。运动员出现软组织挫伤或拉伤时，将氯乙烷喷在伤处，在常压下这些液体会很快地汽化成气体。液体在汽化时需要吸收大量的热量，这些热量一部分从空气中吸收，一部分则从人体皮肤上吸收，造成皮肤快速冷冻，使皮下毛细血管收缩而停止出血，同时使人感觉不到疼痛，这类似于医学上的局部麻醉。所以球员能在激烈对抗受伤后，经过处理又马上回到场上比赛。当然，这只是应急处理方式，后期仍要进行医学处理。