刀片VS头发,输的居然是刀?原来这就是以柔克刚

2022-02-21 星期一

为我们点亮小星星吧(o゜▽゜)o☆


Hey,小伙伴们!你需要重新置顶“把科学带回家”哦,请点击右上角,

将我们「设为星标」,不错过每一条热乎的新鲜趣闻


撰文 Skin


刀片切头发似乎轻而易举,毕竟头发要比它软50倍。但事实上,刀片VS头发,身受“重伤”的可能是刀片。

 

麻省理工学院的Cemal Cem Tasan团队注意到了这一点:为什么剃须刀没用几次,就很快变钝了?按理说,毛发这么脆弱,不应该啊?

 

刀片VS胡须,谁赢了?| Pixabay

 

于是,团队中的Gianluca Roscioli贡献出了自己的胡子。用普通的剃须刀片刮过胡子后,他用电子显微镜观察了刀刃的变化。

 

虽然看起来刀好像还是完好如初,但剃完胡子后,刀刃上真的出现了一些裂痕一旦形成裂纹,更严重的开裂问题也随之而来。到最后,剃须刀越来越钝的原因,是被胡子“刮”出了一个豁口

 

在显微镜下,用过的刀尖已经出现了明显的裂开和豁口。| DOI:10.1126/science.aba9490

 

我们印象中的刀尖变钝,可能并不是因为刀尖裂开,而是因为和硬的东西接触,刀尖被磨圆了。也就是从V字形变成了U字形。这种情况是正常的磨损,磨一磨就可以让刀重新锋利。

 

但是,剃须刀的损耗情况和上面提到的不同。因为它并不是磨圆,而是某些区域形成了缺口。也就是说,当我们在用剃须刀剃胡子时,胡子也在反过来在“切”刀。而柔软的毛发,居然还真的把刀“切”出一个个裂口来。

 

刀:那我裂开?

 

为了解释为什么会这样,研究团队开始试着模拟剃须的装置,并加上了扫描电子显微镜来观察切割的过程。

 

显微镜下的切头发过程。

 

首先,他们想到,也许是因为有些人的胡须又粗又硬,就会对刀子造成比较严重的磨损。但情况好像并非如此,因为不管胡须直径,厚度如何,似乎都会出现相似的豁口

 

所以,就算只是一根头发,也会让刀尖裂开。也许这就是真的“以柔克刚”吧。

 

切割头发后,刀中间有着比较明显的豁口

 

还有什么能影响刀片的损坏程度呢?研究人员又模拟了其它一些情况,最终发现,刀切头发的角度和刀刃本身的结构可能才是损坏刀尖的关键。

 

如果刀片不是垂直切割头发,而是从侧面斜切,刀片受到的损伤程度就会更大。

 

另一方面,如果这把刀子本身的合金材质不均匀,那刀刃也会出现更为严重的碎裂。

 

这是因为,当我们在显微镜下观察时,头发表面也并不是光滑的,而排列了一层层瓦片一样的细胞。不光滑的表面会让刀片与头发的机械作用更为复杂,使刀刃受到更强的应力。

 

而材质不均匀的刀刃,本身就带有裂纹。切头发时,本身的裂纹也会很容易扩展成更大的缺口。

 

从图中可以看出,切头发这事儿其实也挺复杂的。

 

因此,想要让剃须刀片寿命长一点的话,垂直切割能够尽可能不伤害刀刃。比起切更硬的东西,软的东西伤害反而可能更大。这仿佛有点颠覆我们的常识,但这个原理在厨房中也适用,那些看起来柔软的食物,像是番茄、奶酪和土豆,就算看着十分脆弱,却可能会对刀刃产生无法补救的损耗。而更加专业的厨师,也往往会建议垂直切菜而不是斜着切。

 

在厨房中,垂直切菜对刀的伤害也会更小。| Pixabay

 

不过,研究者当前研究的还是金属材料制成的刀。但其实数千年来,刀可不一定都是金属做的,而其他材质的刀片也有着不同的特质。

 

史前时代,人们曾用木头和石头做刀,不过因为很容易用坏,在漫长的时间长河中被逐渐淘汰了。而如今,声称比钢还要硬的陶瓷刀的确足够坚固,能够轻松地切开上面提到的柔软物体,但韧性却更低,可能一不小心就用碎了。

 

木头做的刀,能用,就是一不小心可能会坏。| lumberjocks

 

不过也难免有些人会有另外一种奇思妙想。传说中,当一个因纽特人需要刀子时,他居然用自己冻硬了的便便磨了一把刀,并且用它杀了一只狗。

 

想想是不是还挺合理的?(不是 | arstechnica

 

结果肯特州立大学的研究者还就真的想验证一下这个故事的真实性。为了制作一把锋利的“便便刀”,他逼自己坚持吃下富含蛋白质的食品,在-20℃的低温下亲手打磨了自己这把自产自销的刀子。

 

?富含“营养”的刀 | arstechnica

 

最后的结果可想而知,他没有成功,他这款“便便刀”,与其说是刀,还不如说是笔,只能在物体表面留下一些粪便痕迹。


切得很好,下次不要再切了。| arstechnica

 

尽管失败,但他的好奇心还是值得鼓励,获得了2019年的搞笑诺奖。

 

还做了便便刀模具…………虽然但是,想法值得鼓励。| arstechnica

 

虽然刀是我们生活中极为常见的用品,但无论是何种刀,它们切割物体的原理都没有我们想象中的那么简单。在不同物体表面,刀刃的压力也会产生不同的复杂作用力,破坏分子、晶体或纤维等不同的结构。

 

不同的刀具也承担着不同的角色。比如普通的尖锐的刀可能会压扁柔软的面包,所以切面包的刀并不像普通的刀,而是带有锯齿。将面包锯开而不是切开,尽可能地减小面包的变形。

 

你有没有注意过,面包刀都是有锯齿的?| Pixabay

 

你生活中有见过什么奇怪的刀具吗?是用来做什么的?

 

用刀真的是一门学问。请学好再用,注意安全。





更多精彩内容,请翻开《万物》杂志,寻找答案!
点击文末【阅读原文】即可订阅


封面来源:pixabay

参考资料:https://docs.qq.com/doc/DU1BWbGhHZHJhVkxj


凡本公众号转载、引用的文章 、图片、音频、视频文件等资料的版权归版权所有人所有,因此产生相关后果,由版权所有人、原始发布者和内容提供者承担,如有侵权请联系删除。


不过瘾,请戳

长得像红唇的花,是当地人的奇效药物,如今却已逐渐消失

黄鼠狼真的会给鸡拜年吗?黄鼠狼:冤枉啊!我不吃鸡!

把科学带回家
ID:steamforkids


原创文章版权归微信公众号
“把科学带回家”所有


转载请联系 [email protected]


长按二维码关注我们


来一波三连吧!

感谢您看到这里。如果您喜欢这篇文章,记得点个「点亮文末的「在看」,和朋友「分享」有趣有料的科普吧!

原文地址:点击