Hvorfor dit hår er hårdere end barberblade

Du har sikkert stået over badeværelset eller i brusebadet og spekuleret på:Hvordan er det muligt, at dit hår kan sløve et stål barberblad? Hår er notorisk stærkt for sin tykkelse, men kom nu. Det er et barberblad i rustfrit stål! Det må være stærkere end en lille gammel hårstreng, ret?

Forskere har undret sig over det samme, og nu har vi et svar, og det svar er heterogenitet.

Vinderen ved et hår

Hår er faktisk blødere end stål. Du har måske selv bemærket dette. Det er omkring 50 gange blødere end det rustfrie stål, der bruges i barberblade. Og alligevel bliver barberbladene, vi bruger til barbering, ret hurtigt kedelige. Et team af forskere ved MIT's afdeling for materialevidenskab og teknik ville finde ud af hvorfor, og deres resultater blev offentliggjort 6. august, 2020, i tidsskriftet Science .

Forsker Gianluca Roscioli barberede sit eget ansigtshår med engangs barbermaskiner og tog dem med ind i laboratoriet for at blive undersøgt med et scannende elektronmikroskop. Han fandt ud af, at metalets kanter ikke rundede eller blev slidt ned, som man måske kunne forvente. Hellere, de chippede og revnede.

Så han skabte et mekaniseret barberingsapparat i laboratoriet til mere kontrolleret testning ved hjælp af hår fra ham selv og hans laboratoriekammerater. Hele maskinen passer ind i elektronmikroskopet. Praktisk.

Skær det gamle barberblad af

Hvad Roscioli og hans medforfattere i undersøgelsen fandt ud af, var, at chips i bladets kant var mere sandsynlige, når håret var i stand til at bøje, før det blev klippet af bladet. Så teamet gik endnu længere for at skabe computersimuleringer med flere variationer:forskelligt hår, forskellige skærevinkler, kraftretning, og de materialer, der bruges i bladet.

De fandt ud af, at chipsene optrådte under tre betingelser:

• Da bladet nærmede sig håret i en vinkel
• Når bladet var heterogent i sammensætning
• Da håret mødte bladet på et svagt punkt

"Vores simuleringer forklarer, hvordan heterogenitet i et materiale kan øge belastningen på det materiale, så en revne kan vokse, selvom stress påføres af et blødt materiale som hår, "siger C. Cem Tasan, Thomas B. King lektor i Metallurgi ved MIT og en forsker på undersøgelsen.

"Heterogent" betyder, at bladets materiale ikke er helt ensartet. Der er mikroskopiske ufuldkommenheder, der tillader chips at ske, når det kommer i kontakt med et hår. Og hvor der er en chip, der vil være flere chips, hvilket resulterer i et kedeligt blad.

Forskerne arbejder nu på et mere homogent, eller ensartet, materiale til skarpere, knive, der holder længere.

Når vi taler om styrken af ​​menneskehår, vi taler normalt om dets trækstyrke. Så langt kan du strække det, før det går i stykker, og det måles i megapascal (MPa). Menneskehår er i nærheden af ​​200 MPa, mens konstruktionsstål er omkring 400 MPa. Edderkoppespind er langt stærkere, selvom, ved 1, 200 MPa. Og kulnanorør er blandt de stærkeste kendte materialer, omkring 62, 000 MPa.