一趟沃爾瑪之旅、一只德國(guó)牧羊犬、一臺(tái)便宜的一次性相機(jī)，這些看似普通的事物，卻激發(fā)了 Kurt Schroder 博士的無限靈感，催生出了他那些突破性的發(fā)明。
如今，他是半導(dǎo)體供應(yīng)商 PulseForge 的首席技術(shù)官，被公認(rèn)為“光子固化之父”，該技術(shù)現(xiàn)已發(fā)展成為數(shù)字化熱處理? (Digital Thermal Processing?) 領(lǐng)域；他在讀研究生期間就將脈沖功率概念應(yīng)用于普通錘子，這使得錘子幾乎沒有振動(dòng)，動(dòng)量傳遞更大。該錘子授權(quán)給 8 家以上的制造商，銷售額超過 20 億美元；他在博士后研究期間，研發(fā)了世界上首個(gè)用于電磁炮彈丸的實(shí)時(shí)機(jī)載遙測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在 15 特斯拉磁場(chǎng)中以 10 萬重力加速度運(yùn)行，速度高達(dá) 2.5 公里/秒，堪稱電磁發(fā)射智能彈藥的先驅(qū)。
憑借在機(jī)械工程、電氣工程、化學(xué)工程、材料科學(xué)、輻射物理學(xué)和等離子體物理學(xué)領(lǐng)域的開創(chuàng)性發(fā)明，他在過去 35 年里不斷突破脈沖功率的極限。他擁有 36 項(xiàng)美國(guó)專利和 60 多項(xiàng)外國(guó)專利，其中大部分與 PulseForge 技術(shù)及其應(yīng)用直接相關(guān)。
改造錘子：從日常工具中挖掘創(chuàng)新
盡管從小在農(nóng)場(chǎng)長(zhǎng)大，Schroder 一心向往物理學(xué)，并申請(qǐng)了麻省理工學(xué)院。盡管常規(guī)課程的學(xué)習(xí)讓他力不從心，但很快就在實(shí)驗(yàn)操作課程上展現(xiàn)出過人的天賦，并找到了屬于自己的方向。
“我意識(shí)到，我還是想成為物理學(xué)家，不過或許得換個(gè)與眾不同的方向?！?/p>
在 Schroder 之前，錘子已成為司空常見的工具，幾百甚至上千年來都沒人想過重新設(shè)計(jì)它。“所有錘子的標(biāo)簽上都寫著‘減震手柄’，可我試了試，根本沒效果?！?這也成為他研究的動(dòng)力。
當(dāng)時(shí)，Schroder 正在學(xué)習(xí)一門難度頗高的力學(xué)課程。其中一個(gè) “特殊課題” 就是棒球棒。
由于一直被錘子的振動(dòng)問題所困擾（揮棒擊球和用錘子一樣，都涉及揮動(dòng)力學(xué)），Schroder 便閱讀了有關(guān)波士頓紅襪隊(duì)傳奇擊球手 Ted Williams 的書籍，還采訪了木匠，花了大量時(shí)間研究錘子，整天敲敲打打，以致于失去了部分聽力。
他開發(fā)了測(cè)量振動(dòng)的測(cè)試方法，還制作了一款 “電子手套”，能讀取振動(dòng)數(shù)據(jù)并上傳到計(jì)算機(jī)程序里。經(jīng)過兩年的數(shù)據(jù)收集和分析，他發(fā)現(xiàn)大多數(shù)改進(jìn)錘子的方法都是增加長(zhǎng)度，而這也會(huì)讓錘子變重，不僅容易讓人疲勞，并可能加劇所謂的“錘肘”或外上髁炎，這是建筑工人?；嫉闹貜?fù)性壓力損傷疾病。
Schroder 發(fā)現(xiàn)，錘子上有個(gè)位置振動(dòng)很小，就是大多數(shù)人自然握住手柄的地方。他想到，如果把手柄靠近握把部分的重量減輕，再填充泡沫，就能有效減輕沖擊力和振動(dòng)。使用泡沫填充物后，他還能重新設(shè)計(jì)錘頭，這樣一來，不用增加重量，就能增加錘子的有效長(zhǎng)度，讓動(dòng)量傳遞提高約 15%。也就是說，他設(shè)計(jì)的錘子不僅能減少振動(dòng)，敲起來還更省力、更有力
這些改進(jìn)還降低了制造成本。如今，Schroder 的設(shè)計(jì)已應(yīng)用到美國(guó)市面上大多數(shù)錘子上，用起來肘部更輕松，也讓制造商減少了因振動(dòng)引發(fā)工傷而面臨的訴訟風(fēng)險(xiǎn)。
創(chuàng)新電路：從奇思妙想到產(chǎn)業(yè)變革
21 世紀(jì)初，Schroder 在一家名為 Nanotechnologies 的公司工作時(shí)，運(yùn)用脈沖功率的概念合成了納米粒子。脈沖功率就是極其短暫、強(qiáng)烈的電流爆發(fā)，能在短時(shí)間內(nèi)釋放出巨大的能量。
該公司的眾多項(xiàng)目之一就是開發(fā)一種電熱槍，最初用于軍事用途。這種槍能產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的電弧放電，火花四濺，電流高達(dá) 10 萬安培。盡管該產(chǎn)品最終失敗了，但研究人員發(fā)現(xiàn)，如果他們?cè)趯⑸鋸棌臉尮苤腥〕龊罂蹌?dòng)扳機(jī)，脈沖電弧放電的高熱會(huì)腐蝕槍管內(nèi)的銀電極，產(chǎn)生從裝置中射出的等離子體。當(dāng)?shù)入x子體迅速冷卻時(shí)，這些被腐蝕或燒蝕的電極會(huì)與氣體發(fā)生反應(yīng)形成納米顆粒。惰性氣體（如氦氣）會(huì)產(chǎn)生銀納米顆粒；活性氣體會(huì)形成化合物納米顆粒，如氧化銀。
于是，Schroder 和同事們干脆放棄了電熱槍項(xiàng)目，利用他在脈沖功率方面的專業(yè)知識(shí)，專注于用銀棒或鋁棒生產(chǎn)納米顆粒。他們發(fā)現(xiàn)，調(diào)整脈沖長(zhǎng)度，從 1 毫秒增加到 2 毫秒甚至更長(zhǎng)，就能改變納米顆粒的平均粒徑，滿足更多不同的應(yīng)用需求。
彼時(shí)，納米顆粒的商業(yè)需求不足，很難將其轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，公司瀕臨破產(chǎn)。
大約 2001 年，Schroder 收養(yǎng)了一只 12 歲、身患重病的德國(guó)牧羊犬?！八ドw和肘部有直徑半英寸、深半英寸的膿包傷口，感染特別嚴(yán)重，站不起來?！?他一開始用給狗和馬專用的藥膏進(jìn)行治療，但并未好轉(zhuǎn)。
于是，Schroder 將公司研發(fā)的銀納米粒子摻到藥膏里，涂在牧羊犬傷口上。結(jié)果，不到兩周，傷口就愈合了。如今，這種添加了納米粒子的藥膏已經(jīng)獲得 FDA 批準(zhǔn)，用于治療燒傷患者。
Schroder 最出名的是他在納米粒子領(lǐng)域的第二項(xiàng)發(fā)明，這源于他對(duì)印刷電子技術(shù)的奇思妙想。
“我在想，要是能改造噴墨打印機(jī)墨盒，加入金屬納米顆粒做成墨水，那得多酷?。 ?他說，“這樣就能在紙上打印出電線，做出世界上最便宜的電路?！?/p>
但問題來了，像紙張和塑料這些低成本基材，在將納米顆粒燒結(jié)、固化成納米線所需的高溫下很容易燃燒。而且，用來燒結(jié)的爐子通常體積大、速度慢，還特別耗能。
這時(shí)候，一次性相機(jī)發(fā)揮了大作用。
“我在沃爾格林買的第一臺(tái)相機(jī)，花了 7 美元。我把它改造了一下，讓它能持續(xù)閃光?！盨chroder 設(shè)想，利用強(qiáng)烈的閃光只加熱黑色、容易吸光的納米顆粒，讓它們快速燒結(jié)成線狀，速度快到紙張或塑料基板都來不及熔化或變形。他解釋說，這個(gè)想法就是利用閃光的強(qiáng)度（也就是脈沖功率），以極少的能量在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高功率脈沖。
他和同事最終把這個(gè)閃光技術(shù)概念拓展成了一個(gè)叫 PulseForge 的工業(yè)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)能產(chǎn)生足夠熱的脈沖，將納米顆粒固化成導(dǎo)電線路，而且速度極快，襯底也能承受住高溫。
“有了這項(xiàng)閃光燈技術(shù) —— 我叫它光子固化，我們能把溫度升到 400°C 左右。而且原本需要 10 分鐘甚至更久才能完成的工作，現(xiàn)在一毫秒就能搞定。這就取代了又大又耗能的工業(yè)加熱爐?！比缃瘢?PulseForge 公司的首席技術(shù)官。這家公司提供的數(shù)字化熱處理系統(tǒng)，讓制造業(yè)變得更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)，其技術(shù)用于制造當(dāng)今大多數(shù)人擁有的消費(fèi)電子產(chǎn)品。
https://www.technologyreview.com/2025/02/25/1111041/the-man-who-reinvented-the-hammer/
熱門跟貼