多厚的纸最容易割破手指?科学家有答案了!

教育   2024-11-26 17:58   北京  

上学的时候,谁没有被书本割破手 (paper cut) 的经历?为什么看似柔软的纸也能割破皮肤,什么样的纸最“伤人”呢?


丹麦技术大学卡雷·延森等三名物理学家也被这个问题困扰了,于是决定用实验来精准解答。



科学家们用厚度30微米到220微米的不同纸张,用不同的角度反复切割弹道凝胶制成的仿生手指。弹道凝胶的主要成分是动物蛋白,能很好地模拟皮肤和肌肉的韧性。


The scientists used papers with thicknesses ranging from 30 to 220 micrometers, cutting artificial fingers made from ballistic gel at different angles repeatedly. Ballistic gel, primarily composed of animal protein, effectively simulates the toughness of human skin.



纸切割皮肤和刀子的原理非常近似,纸的“刀刃”越薄,施加在皮肤上的压强也就越大,也就越容易把皮肤划开。然而,如果纸太薄了,就容易出现屈曲,反而无法划开皮肤了。


那个不薄不厚的平衡点是多少呢?


经过测试,65微米厚的纸最合适充当割手利器,用这样的纸划仿生手指,每五次就有一次能划出伤口来。


According to the test results, paper with a thickness of 65 micrometers is most likely to cause paper cuts. When such paper was picked up using artificial fingers, it caused a cut once every five attempts. 



印刷《自然》和《科学》等期刊用的纸张,它们的厚度非常接近65微米。看来做科研不光需要智慧和汗水,还要冒着手被割破的风险。而常见的A4打印纸有100微米,稍微安全一些。


为了表彰卡雷·延森等科学家的好奇心与追问精神,上周六,由浙江省科协指导,浙江省科技馆主办的2024菠萝科学奖为团队颁发了物理学奖。


菠萝科学奖是一项公益性科学传播活动,自2012年开始,每年一次广泛征集有想象力的科研成果和事件,经由专业科学家组成的评委会评审选出10个获奖项目。


The Pineapple Science Award is a public science communication event that has been held annually since 2012. Organizers solicit imaginative scientific research findings and events, and a jury of scientists selects 10 winning projects. 



组委会说,这个奖项的评选,希望用充满科学性、知识性、趣味性的科普内容和形式向好奇心致敬。


截至目前已有5位诺贝尔奖得主、十余位两院院士等国内外顶尖学者出席活动。


To date, five Nobel laureates and more than a dozen academicians from the Chinese Academy of Sciences and the Chinese Academy of Engineering have attended the event.


此次评选出的科学事件奖颁发给了中国科学院昆明植物研究所赵琪及浙江德清邓立行女士。


7月,邓在社交平台上分享说,自己放在窗台上的一个苹果竟然从果柄处长出了一朵白蘑菇。网友们给它取了个精准的名字——“果菌王”。



中国科学院昆明植物研究所生物多样性实验室的一名在读博士许容聚,看到这朵蘑菇后,向邓女士发出私信,希望购买这个苹果用于研究。


许容聚说,从网上的图片判断,这是一棵裂褶菌(Schizophyllum commune),也常被称为白参,是东南亚一带很著名的食用菌。“为了繁衍后代,白参会广泛传播它的孢子,随着大气环流的影响,世界各地都有分布。只要湿度适合,它就会抓住机会繁衍它的后代。”


Xu said that based on online images, the apple had sprouted a split gill mushroom, a well-known edible fungus in Southeast Asia.


"In order to reproduce, split gill widely disperses its spores, and with the influence of atmospheric circulation, it is distributed worldwide. As long as the humidity is suitable, it will seize the opportunity to reproduce," Xu said.


白参作为重要的食用菌有很大的栽培价值和经济价值,该菌株仅靠很少的基质就能长得如此强壮,可以为日后的白参菌种选育提供参考。


许容聚说:“中国是食用菌产业最成熟的国家之一,我们是全世界唯一一个把蘑菇送上太空的实验室,应该把这些事做得更好。”


邓女士决定把这个苹果送给研究院,不少网友围观了后续。一个月后,通过分离培养的苹果蘑菇有了第一批后代。科研人员将部分培育的白参寄回给邓品尝。


截至9月,中科院昆明植物研究所赵琪团队陆陆续续收到来自12个地方的共18种水果“果菌王”。


此次获奖的还有中国科学院院士江雷团队。他们从微观的角度发现,不同温度下,不同比例的乙醇和水混合物,会形成不同的分子形态,从而导致冰啤酒更好喝。


Another award went to a team led by Jiang Lei, an academician of the CAS who discovered from a microscopic perspective that different alcohol concentrations and mixtures of ethanol and water form different molecular structures, making icy beer taste better.


啤酒和白葡萄酒要喝冰镇的,白酒要喝常温的,黄酒可以加热喝。这些习惯背后,究竟有什么科学道理呢?



科学家用上了一般“酒水爱好者”用不上的高科技,有高分辨率的核磁共振(NMR)和红外光谱仪。


在精密仪器的观察下,乙醇和水并不是简单混合在一起,而是形成一种乙醇-水分子团簇。在不同的温度下,这些团簇的形态也会发生变化。在温度低时,分子呈现出一种四面体结构,但温度高了,分子就会形成链状。科学家给出了不同温度下,形成不同分子状态的准确图谱。



随着温度和酒精浓度的变化,乙醇-水分子团簇的形态会发生变化:高度数的烧酒热一点会改善口感;十几度的酒,在冰凉的状态下,更能体现清冽爽口的感觉。


As the temperature and alcohol concentration change, the structure of ethanol-water molecular clusters also changes. Warming high-alcohol spirits slightly can improve their taste, while low-alcohol spirits, when chilled, can better highlight a clean and refreshing flavor.


江雷院士说,这项研究将为全球酿酒业带来科学依据和标准,提升酿酒的科学性和标准化水平。


记者:闫东洁

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