Eufrozina, Kende2020. szeptember 25., péntek
Tudomány

Szőrszálhasogatás: hogyan képes elvenni a puha szőr az acélpenge élét?

National Geographic Magyarország

Érdekes eredményt hozott a borotvapengék életlenné válásának vizsgálata, és megoldást talált arra, hogy miként tehetőek a pengék hosszabb életűvé.

Forrás: Getty Images

Még a legjobb minőségű borotvapenge is veszít hatékonyságából a használat során, egy új kutatásban ennek a folyamatát mérte fel egészen részletesen egy, a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) metallurgiai szakembereiből álló csoport, azzal a nem titkolt céllal, hogy a folyamat okának megértésével talán javítani lehet majd a különféle pengéken. A kutatásuk eredményét a neves Science tudományos folyóirat közölte.

A hétköznapi használatú élek, mint például a konyhai kések olyan dolgok vágásától is elveszítik élüket, mint a zöldségek vagy a sajt, ám ezeket egyszerű élezéssel újra megfelelővé tudjuk tenni. Épp ezért az él a közhiedelemben, hogy a kés vagy a borotvapenge is egészen egyszerűen eltompul a használattól.

A hajszál ötvenszer puhább a borotvák alapanyagát adó acélnál, azonban ennek ellenére is képes tönkre tenni a pengét. De vajon miként? A kutatók egészen közelről tanulmányozták a borotva élét a szőrszál elvágása közben, és ebből hamar kiderült, hogy a folyamat nem egyszerűen arról szól, hogy a vékonyra kiképzett él eltompul. Az előzetes vizsgálatban az egyik kutató a saját borotvájáról készített elektronmikroszkópos felvételt a használat után, s ebből rögvest kiderült, hogy az éle nem eltompult, hanem apró repedések keletkeztek benne, ám nem mindenütt.

A borotvapengéket martenzites rozsdamentes acélból készítik, gyakran kapnak valamilyen gyémánt-jellegű szerkezetet mutató szénbevonatot, illetve ezen kívül teflonbevonatot is, amely csökkenti a súrlódást. A pengeél kiképzése általában 17 fokos szögű, és maga az él (a penge vége) 40 nanométeres. A martenzites acél gyártása során kialakuló speciális szerkezet teszi igen keménnyé a fémet, ám egyúttal a mikroszerkezet egyenetlensége is kialakul. Hasonló, több összetevőből felépülő, egyenetlen szerkezet maga a szőrszál is, amelynek a külső része pikkelyszerűen egymást fedő, nagy keménységű anyagból áll, ezen belül igen puha, szálacskákból felépülő a következő réteg, majd a közepén üreges belső rész jön, ami a vágáshoz a mechanikai tulajdonságaival nem járul hozzá. Emellett a szőr képes elhajolni, amint a penge megérinti, ez tovább növeli a pengével való találkozása során fellépő változó körülményeket.

A tüzetes vizsgálatokhoz is a pásztázó elektonmikroszkópos (SEM) és visszaszórt elektron diffrakciós vizsgálat (EBSD) segítségét vették igénybe, és elkészítették a kísérleti terepet. Egy akkora mozgatható platformot hoztak létre, amely befért az elektronmikroszkópba, a platform egyik oldalára egy, a pengét tartó, s a másik oldalára néhány hajszálat tartó szerkezet került. A platform mozgatásával azt a mozdulatot utánozták le, amely a valós borotválkozás során is lezajlik, és arra is képesek voltak a kutatók, hogy a penge élét különböző szögekbe állítsák be. A szőrszál levágásának különböző pontjain megszakították a műveletet, és elkészítették a felvételeket a penge – szőrszál kettőséről, s ezzel feltárták, hogy a nyírás folyamatának mely pontja miként hat a pengére.

A felvételekből kiderült, hogy szinte semmit sem veszít az él az élességéből, vagyis nem eltompul, amint azt gondoltuk. Ezzel szemben kialakulnak benne mikrorepedések, és szintén mikroszkopikus mérettartományban kis sérülések keletkeznek! A folytatódó használat során ezek egyre nagyobb számban jelennek meg, és növekedni is fognak, azonban ez a folyamat már függött attól, hogy milyen szögben találkozott a penge a szőrszállal. Kis szög esetén a hibák nagyok lesznek, ha viszont szinte merőleges a penge a szőrszálra, jóval kisebb hibák keletkeznek benne, ez pedig magának a hajszálnak a heterogén felépítésével hozható összefüggésbe.

A kutatók modellezték a mikrorepedésekre ható erőket, a repedések terjedését, és kiderült, hogy azok az acél belsejének heterogenitásait használják ki, vagyis az acélban lévő adalékok egyenlőtlen eloszlását. Gyakorlatilag a különféle hatások okozta feszültség az anyagban lévő egyenetlenségekre eltérően hat, és ennek hatására keletkeznek a repedések, illetve a meglévők megnagyobbodnak. Az adalékok azonban pont az acél erősségét adó anyagokat jelentik, így kiiktatni őket nem igazán lehet.

Ahhoz, hogy tartósabb élű borotvát (vagy más pengét) készíthessünk, arra lesz szükség, hogy az acél adalékanyagai a jelenleginél homogénebb eloszlásúak legyenek, ez a feltétel persze nemcsak az acélra, hanem bármilyen más anyagból készülő pengére is igaz. Az így készített eszközök hosszabb élettartama a környezetünkre nézve is előnyös tulajdonság.

Forrás: Égen – Földön – Föld alatt

Hozzászólások

Neandervölgyi DNS-re bukkantak egy ősi fogban

Neandervölgyi DNS-re bukkantak egy ősi fogban

Egy neandervölgyi zápfog több tízezer éven át várt a felfedezésre a mai Lengyelország területén található Stajnia-barlangban.

Klímaanomália növelhette a világháborús veszteségeket

Klímaanomália növelhette a világháborús veszteségeket

A szakértők olyan különös éghajlati jelenséget azonosítottak, amely nemcsak az első világháborús, hanem a spanyolnáthához köthető halálozást is növelhette.

Újabb bizonyíték a Hold keletkezésének elméletére

Újabb bizonyíték a Hold keletkezésének elméletére

A leginkább elfogadott hipotézis alapján több mint 4 milliárd évvel ezelőtt egy Mars nagyságú bolygó csapódott a Földnek, így jött létre a Hold.

Íme az első magyarországi dinoszaurusztojás

Íme az első magyarországi dinoszaurusztojás

Két magyar kutatócsoport munkájának együttes eredményeként nemcsak egy ritka fosszíliával lettünk gazdagabbak, de a madárszerű dinoszauruszok európai elterjedéséről alkotott kép is megváltozhat.

Bányászok találtak rá egy ősi becsapódási kráterre

Bányászok találtak rá egy ősi becsapódási kráterre

A hatalmas meteoirittöbb tíz- vagy százmillió évvel ezelőtt csapódhatott be a mai Ausztrália területén.

National Geographic 2020. szeptemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket