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，上海大学材料基因组工程研究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”。该论文上海大学为第一单位，材料基因组工程研究院研究生周雪峰、王丽娟、黄东阳为共同第一作者，材料基因组工程研究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