从沃尔玛到实验室，他让锤子不再震手，年销20亿美元

（来源：MIT Technology Review）

一趟沃尔玛之旅、一只德国牧羊犬、一台便宜的一次性相机，这些看似普通的事物，却激发了 Kurt Schroder 博士的无限灵感，催生出了他那些突破性的发明。

如今，他是半导体供应商 PulseForge 的首席技术官，被公认为“光子固化之父”，该技术现已发展成为数字化热处理™ (Digital Thermal Processing™) 领域；他在读研究生期间就将脉冲功率概念应用于普通锤子，这使得锤子几乎没有振动，动量传递更大。该锤子授权给 8 家以上的制造商，销售额超过 20 亿美元；他在博士后研究期间，研发了世界上首个用于电磁炮弹丸的实时机载遥测系统。该系统在 15 特斯拉磁场中以 10 万重力加速度运行，速度高达 2.5 公里/秒，堪称电磁发射智能弹药的先驱。

凭借在机械工程、电气工程、化学工程、材料科学、辐射物理学和等离子体物理学领域的开创性发明，他在过去 35 年里不断突破脉冲功率的极限。他拥有 36 项美国专利和 60 多项外国专利，其中大部分与 PulseForge 技术及其应用直接相关。

改造锤子：从日常工具中挖掘创新

尽管从小在农场长大，Schroder 一心向往物理学，并申请了麻省理工学院。尽管常规课程的学习让他力不从心，但很快就在实验操作课程上展现出过人的天赋，并找到了属于自己的方向。

“我意识到，我还是想成为物理学家，不过或许得换个与众不同的方向。”

在 Schroder 之前，锤子已成为司空常见的工具，几百甚至上千年来都没人想过重新设计它。“所有锤子的标签上都写着‘减震手柄’，可我试了试，根本没效果。” 这也成为他研究的动力。

当时，Schroder 正在学习一门难度颇高的力学课程。其中一个 “特殊课题” 就是棒球棒。

由于一直被锤子的振动问题所困扰（挥棒击球和用锤子一样，都涉及挥动力学），Schroder 便阅读了有关波士顿红袜队传奇击球手 Ted Williams 的书籍，还采访了木匠，花了大量时间研究锤子，整天敲敲打打，以致于失去了部分听力。

他开发了测量振动的测试方法，还制作了一款 “电子手套”，能读取振动数据并上传到计算机程序里。经过两年的数据收集和分析，他发现大多数改进锤子的方法都是增加长度，而这也会让锤子变重，不仅容易让人疲劳，并可能加剧所谓的“锤肘”或外上髁炎，这是建筑工人常患的重复性压力损伤疾病。

Schroder 发现，锤子上有个位置振动很小，就是大多数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减轻，再填充泡沫，就能有效减轻冲击力和振动。使用泡沫填充物后，他还能重新设计锤头，这样一来，不用增加重量，就能增加锤子的有效长度，让动量传递提高约 15%。也就是说，他设计的锤子不仅能减少振动，敲起来还更省力、更有力

这些改进还降低了制造成本。如今，Schroder 的设计已应用到美国市面上大多数锤子上，用起来肘部更轻松，也让制造商减少了因振动引发工伤而面临的诉讼风险。

创新电路：从奇思妙想到产业变革

21 世纪初，Schroder 在一家名为 Nanotechnologies 的公司工作时，运用脉冲功率的概念合成了纳米粒子。脉冲功率就是极其短暂、强烈的电流爆发，能在短时间内释放出巨大的能量。

该公司的众多项目之一就是开发一种电热枪，最初用于军事用途。这种枪能产生非常强烈的电弧放电，火花四溅，电流高达 10 万安培。尽管该产品最终失败了，但研究人员发现，如果他们在将射弹从枪管中取出后扣动扳机，脉冲电弧放电的高热会腐蚀枪管内的银电极，产生从装置中射出的等离子体。当等离子体迅速冷却时，这些被腐蚀或烧蚀的电极会与气体发生反应形成纳米颗粒。惰性气体（如氦气）会产生银纳米颗粒；活性气体会形成化合物纳米颗粒，如氧化银。

于是，Schroder 和同事们干脆放弃了电热枪项目，利用他在脉冲功率方面的专业知识，专注于用银棒或铝棒生产纳米颗粒。他们发现，调整脉冲长度，从 1 毫秒增加到 2 毫秒甚至更长，就能改变纳米颗粒的平均粒径，满足更多不同的应用需求。

彼时，纳米颗粒的商业需求不足，很难将其转化为现实，公司濒临破产。

大约 2001 年，Schroder 收养了一只 12 岁、身患重病的德国牧羊犬。“它膝盖和肘部有直径半英寸、深半英寸的脓包伤口，感染特别严重，站不起来。” 他一开始用给狗和马专用的药膏进行治疗，但并未好转。

于是，Schroder 将公司研发的银纳米粒子掺到药膏里，涂在牧羊犬伤口上。结果，不到两周，伤口就愈合了。如今，这种添加了纳米粒子的药膏已经获得 FDA 批准，用于治疗烧伤患者。

Schroder 最出名的是他在纳米粒子领域的第二项发明，这源于他对印刷电子技术的奇思妙想。

“我在想，要是能改造喷墨打印机墨盒，加入金属纳米颗粒做成墨水，那得多酷啊！” 他说，“这样就能在纸上打印出电线，做出世界上最便宜的电路。”

但问题来了，像纸张和塑料这些低成本基材，在将纳米颗粒烧结、固化成纳米线所需的高温下很容易燃烧。而且，用来烧结的炉子通常体积大、速度慢，还特别耗能。

这时候，一次性相机发挥了大作用。

“我在沃尔格林买的第一台相机，花了 7 美元。我把它改造了一下，让它能持续闪光。”Schroder 设想，利用强烈的闪光只加热黑色、容易吸光的纳米颗粒，让它们快速烧结成线状，速度快到纸张或塑料基板都来不及熔化或变形。他解释说，这个想法就是利用闪光的强度（也就是脉冲功率），以极少的能量在毫秒级时间内产生高功率脉冲。

他和同事最终把这个闪光技术概念拓展成了一个叫 PulseForge 的工业系统。这个系统能产生足够热的脉冲，将纳米颗粒固化成导电线路，而且速度极快，衬底也能承受住高温。

“有了这项闪光灯技术 —— 我叫它光子固化，我们能把温度升到 400°C 左右。而且原本需要 10 分钟甚至更久才能完成的工作，现在一毫秒就能搞定。这就取代了又大又耗能的工业加热炉。”如今，他是 PulseForge 公司的首席技术官。这家公司提供的数字化热处理系统，让制造业变得更环保、更经济，其技术用于制造当今大多数人拥有的消费电子产品。

https://www.technologyreview.com/2025/02/25/1111041/the-man-who-reinvented-the-hammer/