新型复合材料减震轮：轮椅和自行车的福音

　　据国外媒体报道，英国设计师Sam Pearce发明了用于轮椅、自行车的无辐条减震车轮(简称环轮)，并被提名为今年的“伦敦设计博物馆年度设计”。2013年，当Pearce首次推出环轮时，就受到了自行车爱好者的支持，因为环轮的骑行体验比普通车轮要好很多。从那时起，Pearce就开始将环轮应用于轮椅。

　　环轮取得这种效果的原因在于：轮子内部的传统钢丝辐条被三个复合碳材料制作的弹性轮圈所代替。环轮取得这种效果的原因在于：轮子内部的传统钢丝辐条被三个复合碳材料制作的弹性轮圈所代替。

　　Pearce的职业是发明家和设计顾问。他的工作涉及到了非侵害性手术设备、掌上电脑、3D折叠机械、摩托车等。2007年，他还设计了一种新型折叠婴儿车。那年，Pearce有一次正在荷兰的机场等飞机，他正好注意到一个推着婴儿车的妇女。他回忆说：“当时，那名妇女走到路边时，并没有提起前轮，我就看到婴儿的身体往前一冲。这就意味着轮子如果以错误角度撞到了路边沿，将失去原有功效。所以我就想，为什么不让轮子也有减震功能？”

　　经过大约5秒的思考，Pearce就构思出了一个新方法：直接把减震装置加到了轮子中间。这样，轮子在受到碰撞后就可以灵活的消减碰撞，而不是直接反弹。不过，在给新方法画了一个草图后，他就把这件事情搁置了2年。对此，Pearce解释说：“当时，我不知道我怎样才能做出一个实物。但我还是冒出了很多想法，发明新轮子的想法也一直留在我的心中。”

　　终于在2009年，Pearce开始了行动。他先从雨槽中弄了些橡胶，并把它们切成15厘米长的橡胶条。然后把橡胶条弄成环形，安置到胶合板轮里面。随后，他开始在桌子上滚动胶合板轮，并把自己的手指当成虚拟减速带。尽管这个轮子原型很粗糙，但他开始相信自己可以做出一些成果。

　　实际上，虽然传统轮子在发明后的几千年里非常高效，但历史上对传统轮子有无数的改进。Pearce也并不是第一个在轮子里加入减震装置的人。以色列特拉维夫就有一位农民设计了一种软轮，软轮的轮框里面就加入了压缩缸。他是因为骨盆被摔断后，坐在普通轮椅上查看庄稼非常不舒服，才想出了这种新型轮子。而Pearce在开始自己的研究前，也查询了之前的专利。他发现在19世纪早期，英国和欧洲的轮子设计中就用了相似的技术。不过这些早期设计使用的是钢弹簧，而钢弹簧随着时间推移会产生疲劳并可能断裂。Pearce还自己测试过这些设计：“我的第一个轮子就加了钢弹簧，因为我觉得通过亲身实践这些设计，我可以发现更多的东西。这些钢弹簧的工作时间确实不长。”他认为这是它们没有得到广泛应用的原因。此外，它们的噪声也很大。

　　为了解决钢弹簧的问题，Pearce进入了诺丁汉郡的一个箭类武器商店。之所以到这里，是因为一张好弓的性能和好轮子很类似：既要非常强硬，又要足够柔韧以应对人的各种使用。进去之后，Pearce告诉了制弓人“极差的自制弹簧”(钢弹簧)的情况。此外，他也听了制弓人的想法。最后，在箭类武器商店中，利用碳复合材料，历经70次反复试验，Pearce和制弓团队终于找到了合适的环轮“菜谱”，并申请了专利。Pearce把新环轮叫做“碳复合构造”。

　　按照计划，环轮将首先应用在自行车上，然后是山地车。Pearce说：“环轮的舒适性是普通轮子的3倍。环轮的减震装置消除了运动中的所有撞击。这对于轮椅使用者非常重要，因为他们的身体和轮椅有着全面的接触，他们经常要直接忍受轮椅在路面的颠簸。”但是，对于普通使用者，只有当花费够低的时候才会考虑环轮。基于这样的考虑，Pearce虽然两年前就设计出了理想性能的环轮，但从那以后就开始不断优化制作工艺，以降低成本。比如通过采用汽车工业的生产流程，他把环轮的制造费用从2000美元降到了几百美元。Pearce说：“只有一部分人愿意为新技术掏额外的钱。”现在，已经有位轮椅制造商发现了新轮子，并开始从Pearce这里购买轮子。山地车将是Pearce环轮的下一个应用物。