Muhtemelen banyo lavabosunun üzerinde ya da duşta durup merak ettiniz: Saçınızın çelik bir tıraş bıçağını köreltmesi nasıl mümkün olabilir? Saç olduğu herkesin bildiği gibi güçlü onun kalınlığı için, ama yapma. Paslanmaz çelikten bir tıraş bıçağı! Bu biraz eski bir saç tutamından daha güçlü olmalı, değil mi?
Bilim adamları aynı şeyi merak ettiler ve şimdi bir cevabımız var ve bu cevap heterojenlik.
Saç Kazanan
Saç gerçekten çelikten daha yumuşaktır . Bunu kendiniz fark etmiş olabilirsiniz. Jilet bıçaklarında kullanılan paslanmaz çelikten yaklaşık 50 kat daha yumuşaktır . Yine de, tıraş için kullandığımız tıraş bıçakları oldukça hızlı bir şekilde donuklaşıyor. MIT'nin malzeme bilimi ve mühendisliği bölümünden bir bilim insanı ekibi nedenini öğrenmek istedi ve sonuçları 6 Ağustos 2020'de Science dergisinde yayınlandı .
Araştırmacı Gianluca Roscioli, kendi yüz kıllarını tek kullanımlık jiletlerle kazıdı ve taramalı elektron mikroskobu ile incelenmek üzere laboratuvara götürdü . Metalin kenarlarının beklediğiniz gibi yuvarlanmadığını veya aşınmadığını gördü. Aksine, kırılıyorlar ve çatlıyorlardı.
Bu yüzden, kendisinden ve laboratuar arkadaşlarından alınan saçları kullanarak daha kontrollü testler yapmak için laboratuvarda mekanize bir tıraş aparatı yarattı. Tüm makine elektron mikroskobunun içine sığar. Kullanışlı.
Eski Jilet Bıçağını Kes
Roscioli ve ortak yazarlarının araştırmada buldukları şey, bıçağın kenarındaki yongaların, saç bıçak tarafından kesilmeden önce bükülebildiğinde daha muhtemel olduğuydu. Böylece ekip, daha fazla varyasyonlu bilgisayar simülasyonları oluşturmak için daha da ileri gitti: farklı saç, farklı kesme açıları, uygulanan kuvvet yönü ve bıçakta kullanılan malzemeler.
Çiplerin üç koşul altında ortaya çıktığını buldular:
- Bıçak saça bir açıyla yaklaştığında
- Bıçak bileşimde heterojen olduğunda
- Saç bıçakla zayıf bir noktada buluştuğunda
Thomas B. King'in ortağı C. Cem Tasan, "Simülasyonlarımız, bir malzemedeki heterojenliğin o malzeme üzerindeki baskıyı nasıl artırabileceğini açıklıyor, böylece stres saç gibi yumuşak bir malzeme tarafından empoze edilse bile bir çatlak büyüyebilir." MIT'de Metalurji profesörü ve çalışma üzerine bir araştırmacı.
"Heterojen", bıçağın malzemesinin mükemmel bir şekilde homojen olmadığı anlamına gelir. Saçla temas ettiğinde talaşların oluşmasına izin veren mikroskobik kusurlar vardır. Ve bir yonganın olduğu yerde, daha fazla yonga olacaktır ve kör bir bıçakla sonuçlanacaktır.
Araştırmacılar şimdi daha keskin, daha uzun ömürlü bıçaklar için daha homojen veya tek tip bir malzeme üzerinde çalışıyorlar.
Şimdi Bu Gergin
İnsan saçının gücü hakkında konuştuğumuzda, genellikle onun gerilme gücünden bahsediyoruz . Kırılmadan önce bu kadar uzatabilirsiniz ve megapaskal (MPa) cinsinden ölçülür . İnsan saçı 200 MPa civarında iken, yapısal çelik yaklaşık 400 MPa'dır. Örümcek ağları 1.200 MPa'da çok daha güçlüdür. Ve karbon nanotüpler, yaklaşık 62.000 MPa ile bilinen en güçlü malzemeler arasındadır.
