鞋底材质哪种好(鞋垫材料与结构对舒适性的影响综述)

鞋垫材料与结构对舒适性的影响综述

揭红琴，陈崟，张杰增，黄少青*

（泉州师范学院，福建 泉州 362000）

摘 要：文章综述了影响鞋底舒适情况即鞋垫舒适度的主要因素，总结出当前鞋垫材料工艺与鞋垫结构工艺的研究进展，提出改善鞋垫舒适度的研究方向，传达美好愿景。

关键词：鞋垫；足底压力；舒适性

A Review of the Influence of Insole Material and Construction on Comfort

JIE Hongqin, CHEN Yin, ZHANG Jiezeng, HUANG Shaoqing*

(Quanzhou Normal University, Quanzhou 362000, China)

Abstract:The paper reviews the main factors affecting the comfort of the sole, i.e. the comfort of the insole, summarises the current research progress in the material process of the insole and the structure process of the insole, proposes research directions for improving the comfort of the insole and conveys a good vision.

Keywords:insoles; plantar pressure; comfort

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第一作者简介：揭红琴（2000.05－），女，汉族，江西抚州人，泉州师范学院2021级硕士研究生，艺术设计专业，研究方向为服饰设计，417673475@qq.com。

*通信联系人：黄少青（1963.09－），男，汉族，福建泉州人，泉州师范学院艺术学院副教授，huang338339@163.com。

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舒适性是人们对客观环境从生理和心理方面进行的综合评价[1]。作为鞋底的重要部件之一，鞋垫因为与足底的直接接触，在决定舒适度方面发挥着重要作用。鞋垫可以有效地分散足部的压力，减少运动时对脚的冲击，改善鞋靴的缓冲性能。鞋垫材料工艺与参数因素、鞋垫结构工艺因素是鞋垫舒适性研究的核心，是深入研究鞋的舒适性以及在各种领域设计和制造鞋垫的参考和指南。

1 鞋垫材料工艺及其参数因素

1.1 鞋垫材料工艺因素

据文献记载，最早出现的是用兽皮制作的鞋垫，可追溯到长江流域的文化，在汉代被广泛使用，而鞋垫的图案则出现在唐代[2]。传统手工绣花鞋垫通常就地取材，粗布和棉线是最经济和实用的材料。手工缝制的鞋垫的缺点是当有大量运动时，容易导致脚部肿胀和疲劳。

目前，乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）是制作鞋垫的首选材料，因为EVA成本低，可占领低端产品的市场，且重量轻、绝缘、有弹性、有缓冲、耐腐蚀并防压。但EVA鞋垫透气性差，缺乏耐用性，按压后无反弹，有脚汗多或有脚臭的人应避免使用。

聚氨酯（PU）是继EVA之后的另一种主材料，具有良好的透气性和吸水性，占据了中高端产品市场。作为一种鞋底材料，PU具有缓冲、吸湿、抗菌、吸汗、透气、防水和防滑等优点，及优良的物理性能（高弹性、低压缩变形）。缺点是排汗能力低、在水中容易水解、材料强度低，在长期磨损后可能会分解。

乳胶具有高弹、抗菌、防臭脚等特点。其鞋垫健康环保、易清洗耐用，可以改善人体的静态和动态稳定性[3]，减少足部压力、缓冲前足和缓解局部疼痛。虽然乳胶有弹性，但在使用一段时间后易老化并变得脆弱，且质地较软不能很好地放平整，透气性和吸汗性差，而且与其他材料相比非常重。

皮革具有柔软、有韧性、舒适优雅等特点，其鞋垫凉爽，吸汗性强。但皮革会随着时间的推移而变硬，而且皮革鞋底吸收异味但不具备除臭功能，因此不适合脚汗多或有脚臭的人使用。皮革根据制造方式的不同，可分为人造革和天然皮革，Wioleta Serweta[4]对三种不同鞋垫材料的温度和湿度指数进行了统计分析，发现天然皮革比纤维素或再生皮革更卫生。

针织间隔织物是一种三维立体织物，由两块独立的织物用不同硬度的间隔纱连接而成。这种特殊间隔结构具有良好的抗压回弹性和缓冲弹性，作为鞋垫材料，不仅改善了鞋底的压力分布，而且由于其特殊的微气候调节功能，为脚部创造了舒适的微气候，使其成为理想的鞋垫材料。

除此之外，还有以竹炭、聚酰胺材料（PA）、TPU、POLIYOU等为主要材料的鞋垫。随着科学技术和材料科学的进步，制造鞋垫的材料不再局限于单一的材料，复合材料的使用成为新趋势。复合材料是通过使用先进的材料制备技术来优化具有不同特性的材料成分的组合而生产的新材料，目前已有学者探索研究使用复合材料来提高鞋垫的强度、耐热性、弹性和吸水性等[5]。

1.2 鞋垫参数因素

鞋垫的设计参数，如厚度和硬度，对鞋子的舒适度有很大影响。研究表明，降低足部的冲击负荷可以减少从足部传递到下肢骨骼的压力，降低运动损伤的可能性。鞋垫与足部直接接触，材料的硬度和厚度会影响穿着者的内在感觉和穿着者自己对外部冲击力的感知，并适当地改变它们[6]。

足弓高度方面其实存在争议，赵闯[7]认为，鞋垫的厚度需要根据每个部位的需要而变化。对于前脚掌和后脚跟5 mm较为合适，而对于中足6 mm较为合适。罗向东等人[8]发现，厚度为1.5~4.68 mm、硬度为23.7°~33.7°的鞋垫更舒适，其中硬度为33邵尔C的鞋垫最舒适。关于厚度，汤运启等人和罗向东等人都认为鞋垫的厚度在4.5 mm左右时最为舒适；钟福添等人[9]发现，前脚掌的舒适度更受鞋垫厚度的影响；足弓高度和鞋垫硬度都会影响足弓的舒适度；后跟的舒适度更受鞋垫硬度的影响。目前，当前学者普遍研究得出硬度为33邵尔C，鞋垫厚度为4~5 mm舒适度体验最佳。

鞋垫是鞋的底部件之一，影响着鞋的整体缓冲作用。赵碎浪等人[10]对国内外文献研究表明，缓冲鞋垫可以改善异常的足底压力分布，而合适的鞋垫材料和鞋垫硬度可以影响缓冲鞋垫的效果。汤运启等人[11]研究了不同硬度的鞋垫对鞋靴缓冲性的影响，得出增加鞋垫可以在一定程度上改善战靴的缓冲性，在前脚掌使用较硬的鞋垫材料，在中脚掌和后跟使用较软的材料可以改善战靴的整体缓冲性。汤运启、秦蕾等人[12]发现，与没有鞋垫的鞋子相比，带有较硬鞋垫的安全靴在向前跳跃时改善了横向稳定性，而且能量吸收率先是增加，然后随着鞋垫硬度的增加而减少。

2 鞋垫结构工艺因素

2.1 局部式功能鞋垫

鞋垫的足弓部位是结构设计的重要部分。选择好舒适的足弓高度，可以增加鞋垫和鞋底之间的接触面积，减少鞋底的峰值压力，增加舒适度，而不会压迫足弓区域的组织或导致疲劳。

洪晓玲[13]采用主观实验方法发现，足弓垫能使根据国际标准扁平足的舞者的疼痛改善39.63 %，平衡改善46.30 %，足底疲劳改善39.37 %。虽然这种方法过于主观和有限，但它为足弓垫减少足底疲劳的效果提供了一些证据。王康康等人[14]研究了足弓支撑鞋垫对业余运动员的足底压力和减少过度使用损伤的影响，结果显示，足弓支撑鞋垫减少了跖骨头和脚跟处的峰值压力和动力，这表明鞋垫能减少这些区域过度使用造成的伤害风险。

不少学者对于腰窝功能部位的鞋垫舒适性做出研究。喻伟才等人[15]通过改变鞋垫的腰窝部位高度，发现带腰窝的鞋垫比传统鞋垫更舒适，舒适度随腰窝的高度而变化，当腰窝高度适中（2/4和3/4鞋垫）最舒适；李鑫等人[16]认为，当足弓支撑高度为腰部高度的3/4时，鞋垫最舒适；而在徐玲玲和汤运启[17]的研究中，最适合军人跑步训练的鞋垫被发现是紧贴在腰窝上的鞋垫。林田[18]则使用有限元软件对足部的有限元模型和各种腰部高度进行静态模拟，发现全腰部高度的鞋垫会压迫第二跖骨，降低舒适度，而腰窝高度为1/2至3/4的鞋垫最为舒适。显示是最舒适的。由此可观之，目前学界对于腰窝部位高度在何时鞋垫最为舒适的研究中，多数只确认了一定阈值，缺少更精确的实验及研究。

2.2 全接触式定制鞋垫

随着人们越来越重视足部的健康和舒适，使得定制鞋垫的研究有了很大的进步，使用改进的全接触式鞋垫来分散脚底的过高压力是一种常见的非侵入性治疗方法，得到了许多学者和普通大众的认可。

国内外对功能性鞋垫的研究主要集中在对足部进行生理矫正的鞋垫上，即糖尿病鞋垫、扁平足鞋垫等。一些学者研究了足部损伤的形态和生理结构，并专注于设计纠正足部运动的鞋垫。目前，功能性鞋垫的开发主要有两种类型：一种是考虑鞋垫与脚型和鞋型相适应的足部贴合功能的开发，考虑脚的穿着形态和鞋垫的形状；另一种是热湿舒适性功能的开发。

Sicco[19]研究调查了神经性糖尿病患者定制鞋垫的足底压力和负荷的分布情况，结果显示，通过将压力分布到邻近区域，重度负荷的斜面上的压力明显减少，脚跟处的减少幅度最大。Cheung[20]等研究了定制鞋垫对足底压力的影响，鞋垫是根据受试者的脚型定制的全接触鞋垫，这种情况下所得前脚掌和后脚跟的压力峰值降低，而足弓处的压力峰值增加。

此外，一些学者在定制鞋垫上利用3D打印工艺进行应用研究。姜缪文[21]在SLS工艺中3D打印了具有全足弓支撑的足部矫形器，结果显示具有全贴合式足弓支撑的矫形鞋垫在一定程度上减少了足底压力。马俪芳等人[22]认为与传统的矫形鞋垫制造方法不同，3D打印技术具有高效、定制、复杂形体成型和环境友好等特点，可以有效地简化矫形鞋垫的制作过程，提高矫形鞋垫的整体性能，是未来矫形鞋垫的一个重要焦点。

随着对定制鞋垫的需求增加，对全接触鞋垫的研究也越来越多。然而，关于全接触鞋垫的研究仍然存在问题，研究课题相对较少，很多研究是针对一些足部疾病，特别是糖尿病患者，而针对普通人群的研究相对较少；研究内容主要集中在运动生物力学方面；研究仪器与方法对测试相关的鞋垫关注较少；研究结果往往从实验室测试，而不是临床随访。

3 展望

对鞋底舒适性工艺的研究反映了消费社会的需求，也是现代社会的发展下的必然。随着时代的进步和物质生活的提高，人们对足部护理的兴趣也越来越浓厚，越来越多的人不满足于鞋底中鞋垫的基本功能，而对鞋垫的舒适度更加注重，纷纷选择适应个人脚型的鞋垫。总的来说，鞋垫领域的研究正一步步从研究阶段走向成熟阶段，无疑为有效治疗足部疾病和改善足部压力舒适度带来了光明和希望。

探讨国内外鞋底舒适性工艺的研究方法及影响因素的研究进展，对鞋垫材料工艺及其参数因素、鞋垫结构工艺因素进行充分阐析。目前研究人员进行的鞋垫舒适性研究大多使用设备和软件来测量鞋垫的足底受力状态，通过主观评价方法来研究鞋垫结构工艺和材料工艺对鞋垫舒适性的影响，结合鞋垫压力和内部环境数据与足部变形程度、骨骼监测，综合用于分析鞋垫的舒适度。除了用于研究病足的步态特征外，这些鞋垫足底压力舒适度的测量可以为未来的鞋垫设计和定制鞋垫制造提供坚实的数据和理论基础。在今后的鞋垫舒适性研究方面，除对足底压力分布需进行更精确的技术测量外，还应考虑研发新的多功能环保材料与创新的结构设计。

参考文献：

[1]刘卉,刘静民,郑秀媛,等.鞋的触觉舒适性研究进展[J].皮革科学与工程,2012,22(04):45-52.

[2]张美玉.浅析民间工艺在创意文化渲染下的新发展——以山西绣花鞋垫为例[J].美术教育研究,2015(19):41.

[3]张全升.聚氨酯鞋垫的研究[J].黎明化工,1997(06): 24-25.

[4]Wioleta S, Zbigniew O, Boguslaw W. Analysis of insole material impact on comfort during physical exer-tion[J]. Fibres&Textiles in Eastern Eu-rope, 2018, 2(128): 100-103．

[5]Bi H J, Xu M, Ye G Y, et al. Mechanical, thermal, and shape memory properties of three-dimensional printing biomass composites[J]. Polymers, 2018, 10(11): 1234.

[6]Fu W, Liu Y, Zhang S. Effects of footwear on impact forces and soft tissue vibrations during drop jumps and unanticipated drop landings[J]. International journal of sports medicine, 2013, 34(6): 477-483.

[7]赵闯.慢跑鞋减震鞋垫的设计与研究[D].西安:陕西科技大学,2013.

[8]罗向东,刘丽,张晔磊,等.EVA鞋垫硬度与厚度对人脚舒适度影响的研究[J].中国皮革,2014(16):124- 127.

[9]钟福添,冯军芳,黄趋庭,等.定制鞋垫硬度、厚度和足弓相对高度对舒适性的影响[J].西部皮革,2020,42(19):23-26.

[10]赵碎浪,杨峰,傅陆军,等.鞋垫对足底压力舒适性影响研究进展[J].中国皮革,2018,47(9):57-61.

[11]汤运启,戴欣然,王志康,等.鞋垫硬度对鞋靴减震性的影响[J].皮革科学与工程,2020,30(06):52-56.

[12]汤运启,邹灵秋,秦蕾,等.鞋垫硬度对人体姿势稳定性的影响[J].陕西科技大学学报,2022,40(02):34-38+45.

[13]洪晓玲.足弓垫对改进国际标准舞者扁平足之平衡及足部疲劳之研究[D].中国台北:大同大学,2008.

[14]王康康,王一乐,郭翔,等.足弓支撑功能鞋垫对竞走运动员足底压力分布的影响[J].山东体育科技,2015,37(02):80-83.

[15]喻伟才,李鑫,冉美玲,等.鞋垫腰窝高度对足底压力舒适性的影响研究[J].中国皮革,2012,41(16):119-121.

[16]李鑫,徐波.鞋垫腰窝高度对足底压力舒适性的影响[J].中国皮革,2013,42(10):122-124.

[17]徐玲玲,汤运启.鞋垫腰窝高度对足底压力舒适性的影响[J].中国皮革,2015,44(17):48-50.

[18]林田,王伟.足三维有限元建模及鞋垫腰窝高度对足舒适性的影响研究[J].机械制造与自动化,2015,44(05):89-92.

[19]Bus S A, Ulbrecht J S, Cavanagh P R. Pressure relief and load redistribution by custom-made insoles in diabetic patients with neuropathy and foot deformity[J]. Clinical Biomechanics, 2004, 19(06): 629-638.

[20]Cheung J T, Zhang M. A 3-dimensional finite element model ofthe human foot and ankle for insole design[J]. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 2005, 86(02): 353-358.

[21]姜缪文.3D打印和数值模拟技术在足底矫形器中的应用研究[D].北京:北京工业大学,2018.

[22]马俪芳,王立朝,李剑,等.3D打印矫形鞋垫研究进展[J].科技导报,2022,40(13):57-64.

原载：《西部皮革》杂志2023年1月第2期