Почему стальная бритва тупится о мягкие волосы и как этого избежать
Интуитивно все мы понимаем, что стальное лезвие, которому приходится лишь соскребать щетину с мужской щеки, должно служить намного дольше, чем 5−7 дней. Поскольку они специально созданы для работы с мягкими волосками, то можно предположить, что острота кромки будет сохраняться как минимум несколько месяцев — или еще дольше, если лезвие покрыто более твердыми материалами.
Однако не только одноразовые лезвия, но даже хирургические скальпели и опасные бритвы тупятся крайне быстро. Согласно новому исследованию, проведенному командой MIT, это связано с чем-то большим, нежели обычный износ металла. Происходит следующее: если лезвие бритвы касается волоска в «неправильных» условиях, то подвергается избыточному напряжению. В результате лезвие трескается, а затем и скалывается из-за механизма, известного как усиление напряжение. Скалывание, в свою очередь, приводит к еще большему количеству трещин, те провоцируют сколы… В конечном итоге вы остаетесь с испорченной бритвой.
Чтобы узнать больше о том, что происходит, когда лезвие встречается с волосами, аспирант Массачусетского технологического института Джанлука Росциоли побрился одноразовой бритвой, а затем исследовал лезвия под растровым электронным микроскопом. Он обнаружил очень небольшой износ, едва заметное скругление, а также сколы, но далеко не по всей длине лезвия.
В более сложном тесте Росциоли сконструировал микромеханический аппарат, состоящий из подвижного предметного столика и двух зажимов, чтобы удерживать в них лезвие коммерческой бритвы и закреплять тестовые волоски различного диаметра, подаренные коллегами из лаборатории. В процессе работы устройство могло резать на разной глубине и под разными углами, помещаясь при этом внутри электронного микроскопа.
Анализ увеличенных лезвий показал, что они не скалывались, когда стригли волосы перпендикулярно, но делали это чаще, когда лезвие касалось волос под углом. Компьютерное моделирование, основанное на собранных данных, показало, что важен не только угол, но и прочность стали в лезвии. Если металл на кромке был неоднородным, это приводило к образованию слабых мест, где могли появиться сколы.
В надежде улучшить качество лезвия, команда подала заявку на предварительный патент процесса, позволяющего сделать сталь для бритвы более однородной. «Основная идея заключается в том, чтобы снизить неоднородность, сохранив при этом высокую твердость», пишут ученые в заявлении для прессы.
