Você provavelmente já parou em frente à pia do banheiro ou no chuveiro e se perguntou: como é possível que seu cabelo possa embaçar uma lâmina de barbear de aço? O cabelo é notoriamente forte por sua espessura, mas vamos lá. É uma lâmina de barbear de aço inoxidável! Isso tem que ser mais forte do que uma pequena e velha mecha de cabelo, certo?
Os cientistas se perguntaram a mesma coisa e agora temos uma resposta, e essa resposta é heterogeneidade.
O vencedor por um fio de cabelo
O cabelo é realmente mais macio do que o aço . Você deve ter notado isso sozinho. É cerca de 50 vezes mais macio do que o aço inoxidável usado nas lâminas de barbear. Mesmo assim, as lâminas de barbear que usamos para fazer a barba ficam cegas rapidamente. Uma equipe de cientistas do departamento de ciência e engenharia de materiais do MIT queria descobrir o porquê, e seus resultados foram publicados em 6 de agosto de 2020 na revista Science .
O pesquisador Gianluca Roscioli raspou os próprios pelos faciais com lâminas descartáveis e os levou ao laboratório para serem examinados em microscópio eletrônico de varredura . Ele descobriu que as bordas do metal não estavam arredondadas ou desgastadas como você poderia esperar. Em vez disso, eles estavam lascando e rachando.
Então, ele criou um aparelho de barbear mecanizado no laboratório para testes mais controlados usando seus cabelos e seus colegas de laboratório. A máquina inteira cabia dentro do microscópio eletrônico. Prático.
Lasque a velha lâmina de barbear
O que Roscioli e seus coautores no estudo descobriram foi que lascas na borda da lâmina eram mais prováveis quando o cabelo era capaz de dobrar antes de ser cortado pela lâmina. Então a equipe foi ainda mais longe para criar simulações de computador com mais variações: cabelos diferentes, ângulos de corte diferentes, direção da força sendo aplicada e os materiais usados na lâmina.
Eles descobriram que os chips apareceram sob três condições:
- Quando a lâmina se aproximou do cabelo em um ângulo
- Quando a lâmina era heterogênea em composição
- Quando o cabelo encontra a lâmina em um ponto fraco
"Nossas simulações explicam como a heterogeneidade em um material pode aumentar a tensão nesse material, de modo que uma rachadura pode crescer, mesmo que a tensão seja imposta por um material macio como o cabelo", diz C. Cem Tasan, associado da Thomas B. King professor de Metalurgia do MIT e pesquisador do estudo.
"Heterogêneo" significa que o material da lâmina não é perfeitamente uniforme. Existem imperfeições microscópicas que permitem a formação de lascas quando em contato com um fio de cabelo. E onde há um chip, haverá mais chips, resultando em uma lâmina cega.
Os pesquisadores agora estão trabalhando em um material mais homogêneo, ou uniforme, para lâminas mais afiadas e duradouras.
Agora isso é tenso
Quando falamos sobre a resistência do cabelo humano, geralmente estamos falando sobre sua resistência à tração . Isso é o quanto você pode esticá-lo antes de quebrar, e é medido em megapascais (MPa). O cabelo humano tem cerca de 200 MPa, enquanto o aço estrutural tem cerca de 400 MPa. As teias de aranha são muito mais fortes, porém, a 1.200 MPa. E os nanotubos de carbono estão entre os materiais conhecidos mais fortes, com cerca de 62.000 MPa.
