Hướng phát triển hiện tại của xe đạp ngày càng trở nên hiện đại và mang tính công nghệ cao, thậm chí có thể nói là nguyên mẫu của những chiếc xe đạp tương lai. Ví dụ, cọc yên giờ đây có thể sử dụng Bluetooth để điều khiển nâng hạ không dây. Nhiều bộ phận không phải điện tử cũng được thiết kế tinh xảo và có vẻ ngoài bắt mắt hơn. Về các bộ phận không phải điện tử, công nghệ và tay nghề của chúng ta đã được cải thiện đáng kể. Ví dụ, đế giày khóa trước đây được làm từ cao su làm vật liệu chính, nhưng hiện nay hầu hết đế giày khóa đều sử dụng sợi carbon hoặc sợi thủy tinh làm vật liệu chính. Được làm từ vật liệu chất lượng cao, giúp tăng cường đáng kể độ cứng của đế, nhờ đó truyền lực rất tốt và cải thiện hiệu suất truyền động. Nhưng có một bộ phận mà, bất chấp nỗ lực của nhiều kỹ sư, vẫn không thể thay đổi được: đầu nan hoa.

   Tất nhiên, một số thương hiệu bánh xe có các đầu nan hoa được chế tạo riêng phù hợp hơn với bánh xe của họ. Hầu hết các đầu nan hoa đều có keo dán ren được bôi sẵn tại nhà máy, giúp ngăn ngừa hiệu quả việc nan hoa bị lỏng do rung động trong quá trình sử dụng xe đạp, nhưng vật liệu thực tế cấu tạo nên các đầu nan hoa này là nhôm hoặc đồng thau.

Trong hơn năm mươi năm qua, đồng thau là vật liệu chính để chế tạo các đầu nối nan hoa bánh xe. Trên thực tế, đồng thau là một vật liệu rất phổ biến xung quanh chúng ta. Ví dụ, hầu hết các vật liệu của các dụng cụ như tay nắm cửa và kính lục phân hàng hải đều được làm bằng đồng thau.

Vậy tại sao các đầu nối nan hoa không thể được làm bằng thép không gỉ giống như nan hoa xe đạp? Và hầu như không có bộ phận nào trên xe đạp của chúng ta được làm bằng đồng thau. Đồng thau có đặc tính gì mà lại được làm từ nó? Đồng thau thực chất là một hợp kim đồng, chủ yếu bao gồm đồng và niken. Nó có độ bền cao, độ dẻo tốt và có thể chịu được môi trường lạnh và nóng tốt. Tuy nhiên, vật liệu của đầu nối nan hoa không phải là đồng thau nguyên chất 100%, sẽ có một lớp oxit trắng hoặc đen trên bề mặt, tất nhiên, sau khi lớp phủ bề mặt bị mòn, màu sắc thực sự của đồng thau sẽ được lộ ra.

Đồng thau vốn là vật liệu mềm hơn thép không gỉ, vì vậy nó cho phép giãn nở nhiều hơn khi chịu tải. Khi một nan hoa hoạt động, nó luôn chịu lực căng ở các mức độ khác nhau. Cho dù bạn đang đạp xe hay lắp ráp bánh xe, các đai ốc và bu lông được giữ chặt với nhau là do có một chút biến dạng nhẹ ở các ren khi chúng được siết chặt. Khả năng chống lại sự biến dạng này của vật liệu là lý do tại sao các bu lông có xu hướng giữ chặt, và tại sao đôi khi cần đến vòng đệm khóa tách rời để hỗ trợ. Đặc biệt khi các nan hoa chịu mức độ ứng suất không thể dự đoán được, độ biến dạng thêm do đồng thau tạo ra sẽ giúp ổn định ma sát phần nào.

Ngoài ra, đồng thau là chất bôi trơn tự nhiên. Nếu nan hoa và núm vặn được làm bằng thép không gỉ, rất có thể sẽ xảy ra vấn đề mài mòn. Mài mòn có nghĩa là một lượng vật liệu nhất định bị cạo ra và bám vào vật liệu khác, tạo thành một vết lõm nhỏ trên vật liệu ban đầu và một vết lồi nhỏ trên vật liệu kia. Điều này tương tự như hiệu ứng hàn ma sát, trong đó lực cực mạnh kết hợp với chuyển động trượt hoặc quay giữa hai bề mặt, khiến chúng liên kết với nhau.

Khi nói đến việc kết dính, đồng thau và thép là hai vật liệu khác nhau, điều này nên tránh nếu bạn muốn ngăn ngừa ăn mòn. Nhưng không phải tất cả các vật liệu đều có cùng tính chất, và việc ghép hai kim loại khác nhau lại với nhau làm tăng khả năng xảy ra "ăn mòn điện hóa", đó là điều chúng ta muốn nói đến khi đề cập đến sự ăn mòn khi các kim loại khác nhau được đặt cạnh nhau, tùy thuộc vào "chỉ số anot" của mỗi vật liệu. Chỉ số anot của hai kim loại càng giống nhau thì việc đặt chúng cạnh nhau càng an toàn. Và thật may mắn, sự khác biệt về chỉ số anot giữa đồng thau và thép nhỏ hơn nhiều. Chỉ số anot của các vật liệu như nhôm khá khác so với thép, vì vậy nó không phù hợp với đầu nan hoa bằng thép không gỉ. Tất nhiên, một số người đi xe đạp sẽ tò mò, nếu một số nhà sản xuất sử dụng nan hoa hợp kim nhôm với đầu nan hoa hợp kim nhôm thì sao? Tất nhiên, điều này không thành vấn đề. Ví dụ, bộ bánh xe R0 của Fulcrum sử dụng nan hoa hợp kim nhôm và đầu nan hoa hợp kim nhôm để có khả năng chống ăn mòn tốt hơn và trọng lượng nhẹ hơn.

Sau khi nói về thép không gỉ và hợp kim nhôm, tất nhiên tôi phải đề cập đến hợp kim titan. Trên thực tế, chỉ số anot giữa nan hoa hợp kim titan và nan hoa thép không gỉ không khác nhau nhiều, và chúng cũng khá phù hợp để lắp đặt trên xe đạp như nắp nan hoa. Không giống như việc thay thế đầu nan hoa bằng đồng thau bằng đầu nan hoa hợp kim nhôm, có thể giảm trọng lượng đáng kể, so với đầu nan hoa bằng đồng thau, đầu nan hoa hợp kim titan về cơ bản chỉ giảm được trọng lượng không đáng kể. Một lý do quan trọng khác là chi phí của hợp kim titan cao hơn nhiều so với đồng thau, đặc biệt khi được thêm vào một bộ phận tinh tế như nắp nan hoa, điều này sẽ làm tăng thêm chi phí của bộ bánh xe đạp. Tất nhiên, đầu nan hoa hợp kim titan có nhiều ưu điểm, chẳng hạn như khả năng chống ăn mòn tốt hơn và độ bóng đẹp, rất bắt mắt. Có thể dễ dàng tìm thấy các loại đầu nan hoa hợp kim titan như vậy trên các nền tảng như Alibaba.

Thật thú vị khi thấy những thiết kế lấy cảm hứng từ công nghệ trên xe đạp của chúng ta, tuy nhiên, các định luật vật lý vẫn áp dụng cho mọi thứ, ngay cả những chiếc xe đạp "tương lai" mà chúng ta đang đi ngày nay. Vì vậy, trừ khi có vật liệu phù hợp hơn được tìm thấy trong tương lai, hoặc cho đến khi ai đó thực sự chế tạo được bộ bánh xe đạp bằng sợi carbon nguyên khối với giá cả phải chăng hơn, thì chiếc xe đạp này vẫn được làm từ sợi carbon, bao gồm cả vành, trục, nan hoa và ốc vít. Chỉ khi đó, ốc vít bằng đồng thau mới bị đánh bại.