[材料应用] 奥斯卡碳纤维假肢连续26次打破世界纪录

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发表于 2015-11-11 01:26:43 | 只看该作者回帖奖励

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2008年北京残奥会上，奥斯卡也是当之无愧的明星。他一举夺得100米、200米以及400米比赛的三金。赛场上，特别引人注目的是奥斯卡膝盖下那两条闪着寒光的黑色刀锋形状碳纤维假肢，那是他的专用比赛假肢——“猎豹”。

这款价值1.5万英镑的仿生肢，由冰岛著名残障人器械公司“奥索”(ossur)研制。它由50~80层碳纤维构成，大约有8镑重。为了更适于跑步，“脚跟”还添了一条耐克跑鞋的鞋底。由于价格昂贵且难以控制，全球的使用者不到300人。奥斯卡在11个月大时就截掉了膝盖以下的腿部，但他凭借顽强的毅力，成为举世瞩目的短跑名将，速度甚至能和正常运动员一较高下。2004年，当奥斯卡装上这对高科技碳纤维假肢后，更是如虎添翼，连续26次打破残疾人世界纪录。

据奥索公司介绍，过去十年中，曾有许多截肢运动员在国际比赛中使用这款名为“猎豹”的假肢。它被杰出的截肢运动员们视为假肢的黄金标准。2004年雅典残奥会上，100米、200米以及400米比赛的获奖选手都使用它。

猎豹由碳纤维复合材料构成，呈现J形外观，具有突出的性能，能够模仿体格健全的运动员脚部及踝关节的反应，存储或释放能量，是专为希望参加竞争性或者娱乐性的赛跑活动的单边或双边膝下及膝上截肢人员而设计的。

这款假肢的原理非常有趣，奥索公司向介绍，它属于“被动式”假肢产品，使用受专利权保护的碳技术，有效地存储或释放使用者在赛跑过程中所产生的能量。这种特殊短跑脚的外形与猎豹的后脚有几分相似，因而取名猎豹，它的功能类似一个弹簧减震器。“J”曲线受到外部力量冲击时收缩，能够存储能量，吸收过大的压力，从而有效地减轻使用者膝盖、臀部以及下腰椎要承受的压力。当脚趾脱离地面时，“J”曲线返回到原来的状态，释放所存储的一定比例的能量从而推动使用者向前迈进。

在设计上，“猎豹”科技含量也很高，在材料的应用上颇为考究。承受压力大的支点，例如“J”曲线的顶点位置，采用更多层的碳材料。而灵活性要求高的地方，例如脚趾部位则使用较少的碳材料。更特别的是，这种假肢竟然没有脚跟。与传统的假肢相比，它能够通过使用者站立在“他们的脚球”之上，准确地模拟一个体格健全的运动员，并能够通过负荷信息更为快速地做出回应。和传统假肢相比，“猎豹”使得截肢运动员能够最终接受为期更长、难度更高的训练，表现更为突出。

然而，众人有所不知的是，如此神奇的假肢其实并不是属于仿生肢范畴。据奥索公司介绍，“猎豹”不是仿生脚。“仿生肢体的构成中通常会包括传感器、微处理器、电动机等构件，能够根据在整个步态周期中捕捉的回馈信息，为用户提供动力驱动动作或反应。而‘猎豹’是被动型假肢，它需要释放跑步加载阶段所存储的部分能量。”奥索公司介绍道。研究表明，“猎豹”能够返回被施加的90%负荷。相反，一个正常健全的脚/脚踝/腓系统能够返回249%的负荷。

由于“猎豹”带给残疾运动员的“无局限”运动体验，其发明者范L·菲利普斯（VanL. Phillips）也因此被提名为欧洲专利局2008年度发明人。而菲利普斯亦是一位残疾人士。他在1976年的一次滑水事故中失去了他的脚，当时他是一名21岁的学生。没想到多年后他的创新却使今天世界上截肢运动员获得了更大的“自由”。