Под электронным микроскопом филигранные изменения раскрываются на режущих кромках
Кембридж (США) - три, четыре, пять или даже шесть лезвий застряли в современных мокрых бритвах. И хотя острая и чрезвычайно прочная мартенситная сталь во много раз тверже бородатых волос, лезвия затупились уже после нескольких бритв. Причину этого притупления теперь искали американские исследователи материалов на микроскопическом уровне. Их серии испытаний выявили взаимодействие нескольких факторов, все вместе ответственных за притупление лезвий. Таким образом, этот подробный взгляд на бритье, который исследователи представляют вам в журнале „Science“, может привести к чему-то более прочному лезвию в будущем.
„Чтобы понять сложный механизм, мы построили тестовый стенд, который позволял наблюдать состояние лезвий под электронным микроскопом“, - говорит Cemal Cem Tasan из Массачусетского технологического института в Кембридже. В специальную конструкцию он втягивал один или несколько волос вместе со своим аспирантом Джанлукой Росчиоли и другими коллегами. Они сократили исследователей лезвиями коммерческих одноразовых бритв. После 25 лабораторных бритья на лезвиях, которые изначально имели однородную режущую кромку диаметром около 40 нанометров, проявились значительные износы. Они стали тупыми.
Это исследование ряда выявило три важных фактора притупления: важным был угол разреза между лезвием и волосами. Если волосы были подстрижены точно горизонтально, почти не было изменений. Но они значительно увеличивались под более плоскими – и соответствующими реальным условиям – углами. Причина этого кроется в больших и нерегулярных силах, которые действуют при косом разрезе. Небольшие дефекты на краю лезвия сделали исследователей вторым фактором. Потому что из этих дефектов во время бритья по лезвию могли распространяться нежелательные микротрещины. И, наконец, положение дефектов относительно волос бороды играет определенную роль. Таким образом, лезвия притупляются быстрее, когда при бритье дефект попадает на край волос. Потому что именно в этом месте действуют самые большие силы во время разреза.
В дополнение к экспериментальным сериям исследователи смоделировали поведение резки лезвий в компьютере. Эти симуляции подтвердили подробные наблюдения под электронным микроскопом. "Наши эксперименты показали, что для притупления все три фактора должны совпадать“, - говорит Тасан. На этом основании он также основывает свои рекомендации по более прочным лезвиям бритвы. Поскольку угол резания не может существенно повлиять, он предлагает оптимизацию стали лезвия. Если бы лезвия – особенно на режущей кромке-были более однородными и имели меньше дефектов, они оставались бы чрезвычайно острыми даже после значительно большего бритья.