Probabilmente ti sei fermato sopra il lavandino del bagno o sotto la doccia e ti sei chiesto: com'è possibile che i tuoi capelli possano opacizzare una lama di rasoio d'acciaio? I capelli sono notoriamente forti per il loro spessore, ma dai. È una lama di rasoio in acciaio inossidabile! Deve essere più forte di una piccola vecchia ciocca di capelli, giusto?
Gli scienziati si sono chiesti la stessa cosa, e ora abbiamo una risposta, e quella risposta è l'eterogeneità.
Il vincitore per capelli
I capelli sono davvero più morbidi dell'acciaio . Potresti averlo notato tu stesso. È circa 50 volte più morbido dell'acciaio inossidabile utilizzato nelle lamette da barba. Eppure le lamette che usiamo per la rasatura si smussano abbastanza rapidamente. Un team di scienziati del dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali del MIT voleva scoprire il motivo ei risultati sono stati pubblicati il 6 agosto 2020 sulla rivista Science .
Il ricercatore Gianluca Roscioli si è rasato i peli del viso con rasoi usa e getta e li ha portati in laboratorio per essere esaminati con un microscopio elettronico a scansione . Ha scoperto che i bordi del metallo non erano arrotondati o usurati come ci si potrebbe aspettare. Piuttosto, si scheggiavano e si spezzavano.
Così ha creato un apparato di rasatura meccanizzato in laboratorio per test più controllati utilizzando i capelli di se stesso e dei suoi compagni di laboratorio. L'intera macchina si inserisce all'interno del microscopio elettronico. Maneggevole.
Rompi la vecchia lama di rasoio
Ciò che Roscioli ei suoi coautori dello studio hanno scoperto è che le scheggiature sul bordo della lama erano più probabili quando i capelli erano in grado di piegarsi prima di essere tagliati dalla lama. Quindi il team è andato anche oltre per creare simulazioni al computer con più variazioni: capelli diversi, angoli di taglio diversi, direzione della forza applicata e materiali utilizzati nella lama.
Hanno scoperto che i chip apparivano in tre condizioni:
- Quando la lama si è avvicinata ai capelli in un angolo
- Quando la lama era eterogenea nella composizione
- Quando i capelli hanno incontrato la lama in un punto debole
"Le nostre simulazioni spiegano come l'eterogeneità di un materiale può aumentare lo stress su quel materiale, in modo che una crepa possa crescere, anche se lo stress è imposto da un materiale morbido come i capelli", afferma C. Cem Tasan, associato di Thomas B. King professore di metallurgia al MIT e ricercatore dello studio.
"Eterogeneo" significa che il materiale della lama non è perfettamente uniforme. Ci sono imperfezioni microscopiche che consentono la formazione di scheggiature quando viene a contatto con un capello. E dove c'è un chip, ci saranno più chip, risultando in una lama smussata.
I ricercatori stanno ora lavorando su un materiale più omogeneo o uniforme per lame più affilate e di maggiore durata.
Adesso è teso
Quando parliamo della forza dei capelli umani, di solito parliamo della sua resistenza alla trazione . È di quanto puoi allungarlo prima che si rompa e viene misurato in megapascal (MPa). I capelli umani sono nell'intorno di 200 MPa, mentre l'acciaio strutturale è di circa 400 MPa. Le ragnatele sono molto più forti, tuttavia, a 1.200 MPa. E i nanotubi di carbonio sono tra i materiali più resistenti conosciuti, a circa 62.000 MPa.
