在等泡面的那三五分钟里,不知道大家有没有想过,为什么不管是袋装泡面还是桶装泡面,面饼都是弯弯曲曲的?这其中有什么奥秘吗?今天,我们就来重新认识一下泡面~
不只是弯曲这么简单
经过面刀后,面条就变弯了
图源:参考文献[1]
多孔结构使得热水能够进入泡面内部,快速泡熟泡面。在泡面生产过程中,这种多孔结构也能在干燥环节更快地挥发水分。此外,弯曲的多孔结构可以缩小面饼的纵向尺寸,方便包装,还具有一定的抗压性,运输过程中,不易破碎。
前几个优点,大家应该比较容易理解,但为什么会抗压呢?
相比于受拉,几乎所有的材料都更加耐压。也就是说,同一种材料同样尺寸下,能够承受的压力要比拉力大很多,所以不容易被压碎。
从整体来说,泡面的厚度提升了整体的抗压能力。生活常识告诉我们,越厚的物体,越难掰弯。而从力学角度解释,得结合弯曲应力的表达式,结构厚度越大,分母将会几何级增大,从而导致应力急剧降低。
平时我们买的泡面多少都会有点碎屑,主要是磕碰引起的。磕碰的过程中,弯曲是发生破坏的直接原因,深层次的原因主要是局部拉伸应力超过了承载的极限。
泡面属于多孔结构,它的孔洞形状是随机的,泡面的结构与智能结构(先进结构)的差别在于孔洞结构是否经过特殊设计,能否能实现特定功能。
Science封面:受压扭曲的先进结构
图源:Science
设计指定形状的多孔结构是当前科研的一个热点方向,因为特殊设计的多孔结构可以实现原本材料无法实现的功能。比如,上图设计的结构,受压后会发生扭曲,可以替代传统的机械传动结构,实现更加便捷的精密控制。
再比如说,目前飞机机翼都是固定不变的,但在不同速度下,机翼在不同位置可以产生更好的升力,所以变形机翼研究应运而生,多孔结构为变形机翼提供了可能。
多孔结构在变后掠翼中的应用
图源:参考文献[2]
如果将方便面设计成特定的弯曲结构,那么泡面就可以变成了一种智能结构,实现一些特殊的功能。感兴趣的吃货们,赶快去设计一个,说不定也能登上Science封面呢。
作者:王永健,南京农业大学副教授,江苏省力学学会科普工作委员会副秘书长,江苏省首席科技传播专家
策划&编辑:小叮当
来源:上海科技馆
编辑:悦悦
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场