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钢材硬度大约是毛发硬度的50倍，但毛发却能让坚硬锋利的剃须刀钝化。

剃须刀、手术刀等刀具通常是由不锈钢打造的，其锋利的刀刃区域经过了打磨处理，并涂覆了类金刚石材料，以便让刀具变得更加坚硬耐用。然而，菜刀仍然需要定期打磨，剃须刀的刀片也需要经常更换。

《科学》杂志8月7日报道，美国麻省理工学院（MIT）的工程师们对简单的剃须行为进行了研究，分析了剃须刀片遭毛发破坏的原因——尽管毛发的硬度只有刀片的近五十分之一。他们发现，毛发以一种复杂的方式使刀片产生形变，甚至产生“破碎点”。一旦刀片上有初始裂纹，刀片就更容易被破坏。随着越来越多裂纹在破碎点周围累积，剃须刀就失效了。研究人员表示，微观结构的均匀程度、切削角度以及材料缺陷，都是产生裂纹的原因。该成果也为如何保持刀具的锋利程度提供了参考。例如，厨师在切菜时可以考虑尽量使用垂直切法；制造商可以选择更均匀的材料制造刀具。MIT副教授C. Cem Tasan说：“为什么刀片与柔软材料相互作用后会变钝？我们找出了主要原因。这能让工程师们确定新的加工途径，延长刀具的使用寿命。”

为了确定剃刀刀片的失效机理，论文作者、MIT研究生Gianluca Roscioli先进行了一些初步实验。他每次刮胡子后，都会用扫描电镜拍摄剃刀边缘的照片，以追踪刀片是如何随着时间推移损坏的。令人惊讶的是，Roscioli等只观察到了很少的磨损情况。相反，他注意到剃刀边缘的某些区域内形成了破碎点。Tasan解释说：“我们只在某些区域发现了破碎点。是什么原因导致了破碎点的产生？”

为了解答疑问，Roscioli等设计并制造了一个特殊的剃须控制实验装置，并采集了实验室同伴的剃须数据。经分析，Roscioli发现，垂直切削动作不会产生破碎点。而当毛发处于随意弯曲状态时，以一定角度切削就可能使刀片产生破碎点。为了寻找影响破碎点形成的因素，Roscioli等使用计算机建模模拟了剃须过程。结果表明，以下三种情况会使刀片受损：（1）非垂直切削；（2）刀片的钢材料是异质的；（3）毛发边缘恰好碰到了刀片异质结构的缺陷。Tasan表示，这反映了一种“应力强化”机制。在这种机制中，如果材料结构中有微裂纹，施加于材料的应力效果就会增强。一旦微裂纹在材料的非均质结构中形成，就很容易形成破碎点。他说：“即便是头发这样的柔软材料施加的应力，也可以使不均匀材料中的裂纹扩大。”Roscioli补充说：“为了让刀具更持久耐用，我们需要保持材料的高硬度，并减少其异质性。”

原创编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：Max

期刊来源：《科学》

期刊编号：0036-8075

原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200806153600.htm

https://phys.org/news/2020-08-dulls-sharpest-razors.html

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