时间回到19世纪中叶,你正骑着一辆高轮自行车在尘土飞扬的路上行驶。虽然此时的道路还不是铺装路面,且起伏不平,坑洼随处可见,但即便你不幸摔车,撞上的是还算松软的土路,也不至于伤得太重。然而,随着时代的进步,铺装路面代替土路,路面变得更加规整也更加坚硬。骑车的人也越来越多,随之而来的死伤案例也随之增加。人们终于意识到,骑车首先得保证脑袋的安全。于是,自行车头盔应运而生,用于制造自行车头盔的材料也不断迭代。


木髓盔
木髓盔
自行车历史上的第一个头部保护装备叫“木髓盔”。“木髓”指的是豆科合萌属植物茎干中间的海绵状结构。工匠们将合萌属植物的“木髓”压成薄片,层层叠加,制作成坚固的头盔。木髓盔的前后都有突出的盔檐,可以遮阳,两侧有若干小孔利于通风,下巴托能保证头盔在佩戴者骑行时不至于脱落。
木髓盔是早期骑行者的“头部防护神器”,缺点是一旦受到冲击,填充其中的“木髓”就会开裂,失去保护性。这种头盔一直沿用到20世纪初,随着自行车比赛的普及,人们开始对其进行改进。
皮环盔
由于木髓盔透气性太差,佩戴起来十分闷热,自行车赛车手们转而使用透气性更好的皮环盔。
最初,皮环盔的设计极其简单,基本上只是一条皮条绕在前额周围,用来稍微保护一下头部。但这种“简约风”很快就迎来了升级。随着骑行者对保护性能的需求增加,更多的皮条开始纵向排列,从前到后覆盖头部,形成了更具保护性的设计。为了让这些皮条更舒适、更实用,骑手们还用羊毛将皮条包裹起来,增加了些许柔软感和防护性。
随着时间推移,头盔制造商又增加了皮条的层数,并尝试在皮环中填充棉花、泡沫等柔软材料,但皮环盔的头部保护性依然不理想。

有了缓冲层
20世纪70年代,头盔开始加入了能有效吸收冲击力的缓冲层。发泡聚苯乙烯(以下简称EPS)这种轻盈的泡沫塑料制成的缓冲层不仅能有效吸收冲击力,还让头盔重量大幅减轻,成了骑行者的全新“保镖”。
制作这种头盔时,EPS会被喷入一个圆顶模具,塑造出头盔的基本形状。不过,EPS虽然吸能强,但不够硬,因此头盔外壳要采用硬质塑料。
20世纪70年代,头盔开始加入了能有效吸收冲击力的缓冲层。发泡聚苯乙烯(以下简称EPS)这种轻盈的泡沫塑料制成的缓冲层不仅能有效吸收冲击力,还让头盔重量大幅减轻,成了骑行者的全新“保镖”。
制作这种头盔时,EPS会被喷入一个圆顶模具,塑造出头盔的基本形状。不过,EPS虽然吸能强,但不够硬,因此头盔外壳要采用硬质塑料。

缓冲层

头盔材料的新纪元
随着技术的发展,头盔制造商在头盔外壳材料选择上不断突破,更多轻便、安全的头盔应运而生。
一、ABS材料:家电和行李箱外壳
目前ABS材料是较为普遍的头盔外壳材料,也是家电外壳、行李箱、玩具和汽车内饰的主要原材料。ABS材料具有便宜、耐摔、抗磨等优点,非常适合用于制作头盔外壳;缺点则是比较重,时间长了还会泛黄。

ABS塑料


二、PC材料:防弹玻璃的“钟情物”
PC材料可不简单,它轻、硬、耐摔,还不怕太阳暴晒,防弹玻璃、防护面罩里都会用到它。PC材料制成的头盔外壳摔了也不易裂,但比ABS材料贵了一大截,所以只有中高端头盔才能用到PC材料。一体成型技术出现后,EPS泡沫可以直接在PC外壳里发泡成型,这样两种材料结合得更紧密,头盔安全性更高,还更省工序。
三、PC/ABS复合材料:性价比之选
PC材料硬、ABS材料韧,两种材料合体后就是“有点硬、有点韧、价格还不贵”的PC/ABS复合材料。
PC材料可不简单,它轻、硬、耐摔,还不怕太阳暴晒,防弹玻璃、防护面罩里都会用到它。PC材料制成的头盔外壳摔了也不易裂,但比ABS材料贵了一大截,所以只有中高端头盔才能用到PC材料。一体成型技术出现后,EPS泡沫可以直接在PC外壳里发泡成型,这样两种材料结合得更紧密,头盔安全性更高,还更省工序。
三、PC/ABS复合材料:性价比之选
PC材料硬、ABS材料韧,两种材料合体后就是“有点硬、有点韧、价格还不贵”的PC/ABS复合材料。


这顶头盔的佩戴者以25千米/时的速度骑行时不慎摔倒,头部重击地面。头盔中间的缓冲材料吸收并分散了绝大部分冲击力后碎裂,但佩戴者的头部没有出现任何问题,甚至连疼痛感都没有
四、玻璃纤维复合材料:轻且强,职业骑手的心头爱
20世纪30年代末,美国某玻璃公司将玻璃拉成细丝并编织成织物,标志着玻璃纤维的诞生。不久后,玻璃纤维与聚酯树脂结合,诞生了一种兼具轻质与高强度的复合材料——玻璃纤维复合材料,其强度高、耐冲击性强,易于塑形和耐腐蚀的特性,让它在许多领域大放异彩。
1946年,玻璃纤维复合材料首次被用于制造游艇外壳,开创了玻璃纤维复合材料的实用化先河。在今天,人们将其俗称为“玻璃钢”,这种材料制成的头盔广泛应用于山地速降自行车比赛中,能在撞击时快速分散冲击力,避免冲击力直接传递到骑行者头部。


五、碳纤维复合材料:超硬、超轻
什么材料被大量运用于火箭、F1赛车车身和头盔的制造?那就是又轻又硬的碳纤维复合材料。如果把“玻璃钢”比作结实的缆绳,那么碳纤维复合材料就堪比钢缆,而且比“玻璃钢”的强度更高,还更轻。
采用碳纤维复合材料制成的头盔,拿在手中几乎感觉不到什么重量。碳纤维复合材料具有极高的抗拉强度和刚性,能够有效吸收和分散冲击力,即使在剧烈撞击下,碳纤维复合材料头盔也几乎不会变形。如果说这种材料有什么缺点,那就是怕尖锐物体穿刺,还有就是价格较高。
从最早的植物纤维到如今的高科技复合材料,每一代头盔的背后都藏着无数次“脑力风暴”和“材料革命”。头盔不仅是护头的工具,更是科学家的智慧结晶。自行车头盔的每一点进步、每一克的减重,都是几代人的心血,都反映科技的进步。
什么材料被大量运用于火箭、F1赛车车身和头盔的制造?那就是又轻又硬的碳纤维复合材料。如果把“玻璃钢”比作结实的缆绳,那么碳纤维复合材料就堪比钢缆,而且比“玻璃钢”的强度更高,还更轻。
采用碳纤维复合材料制成的头盔,拿在手中几乎感觉不到什么重量。碳纤维复合材料具有极高的抗拉强度和刚性,能够有效吸收和分散冲击力,即使在剧烈撞击下,碳纤维复合材料头盔也几乎不会变形。如果说这种材料有什么缺点,那就是怕尖锐物体穿刺,还有就是价格较高。
从最早的植物纤维到如今的高科技复合材料,每一代头盔的背后都藏着无数次“脑力风暴”和“材料革命”。头盔不仅是护头的工具,更是科学家的智慧结晶。自行车头盔的每一点进步、每一克的减重,都是几代人的心血,都反映科技的进步。