估計沒人會認為,鬍鬚或頭髮這些柔軟的毛髮,可以阻撓鋒利的剃鬚刀——但是,我們大多數人也都知道,剃鬚刀會迅速失去鋒利度。
現在,科學家們有了一個更好的主意:看看單根頭髮會對鋒利的剃刀產生何種影響。
通過在微觀層面上的觀察,一項新研究表明,即使單根頭髮也會在一定條件下導致剃刀刃出現豁口。一旦有微小的崩裂口,金屬很容易進一步破碎,特別是當鋼的微觀結構不均勻時。
麻省理工學院(MIT)的冶金學家Cem Tasan說:「我們的主要目標是要了解每個人或多或少都認知到的問題——為什麼刀片在與更柔軟的材料相互作用時會損耗。我們發現了主要因素,這使我們能夠確定出新的加工路徑,使刀片的使用壽命更長。」
Tasan和他的同事在掃描電子顯微鏡(SEM)下進行了一系列實驗,包括正常的面部剃刮;在這些實驗中,可以精細控制角度和切削深度。
儘管剃鬚刀的邊緣幾乎沒有磨損,但高分辨率圖像顯示在剃鬚刀的某些部分形成豁口切屑。無論毛髮的厚度如何,都會發生這種情況。
Tasan說:「這帶來了另一個謎團,我們看到了切屑,但又不是滿那都是。所以我們想了解,會在什麼條件下發生這種金屬破裂?」
對SEM記錄的圖像仔細分析後發現,當頭髮完全垂直於刀片時,不會出現切屑:正是頭髮彎曲的行為使切屑的可能性更大,通常會在刀片邊緣的地方造成損壞。
WHY:剃鬚刀用過幾次就會鈍
研究人員進行的計算機模擬確定了三個可能的弱點:當刀片以一定角度與發束相遇時;當刀片的鋼成分不均勻時;以及當發束在不均勻結構的弱點處擊中刀片時。
當材料中由於微裂紋的存在而使損壞加劇時,在材料科學中會使用應力增強一詞,現在似乎就是這種情況:頭髮使這些微裂紋長成蔓延崩碎,使刀片變鈍。
利用這些發現,研究人員認為,可以優化冶鋼方法,更好地抵抗這些微裂紋和由此產生的切屑。我們的剃鬚刀可能會變得更耐用。
「我們是冶金學家,想了解決定金屬變形的因素,以便製造出更好的金屬。」(煎蛋,圖片來源pixabay)