นักวิจัยสามคนที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ได้ค้นพบข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับสาเหตุที่ใบมีดโกนเหล็กแข็งมัวจากการตัดผมที่อ่อนนุ่ม Gianluca Roscioli, Seyedeh Mohadeseh Taheri-Mousavi และ Cemal Cem Tasanได้ทำการทดลองหลายชุดเพื่อสร้างกระบวนการโกนหนวดขึ้นมาใหม่และพบว่าการหมองคล้ำเป็นผลมาจากการแปรผันด้วยกล้องจุลทรรศน์ในโครงสร้างของใบมีดและมุม
ที่ทำการตัด ทีมงานแนะนำว่าการปรับปรุง
ใบมีดระดับนาโนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องมือตัดได้คมตัดที่ทันสมัยส่วนใหญ่ทำจากเหล็กชุบแข็ง ซึ่งแข็งกว่าวัสดุที่ใช้ตัดทั่วไป เช่น ผมและอาหารมาก อันที่จริง เหล็กที่ใช้ทำมีดโกนนั้นแข็งกว่าเส้นผมมนุษย์มากกว่า 50 เท่า ผลที่ตามมาคือ นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่าทำไมใบมีดดังกล่าวจึงทื่ออย่างรวดเร็วหลังจากตัดวัสดุที่ดูเหมือนอ่อน
สันนิษฐานกันมานานแล้วว่าขอบที่แหลมคมจะทื่อด้วยกลไกการสึกหรอพื้นฐาน เช่น การแตกร้าวของพื้นผิวเหล็กที่เปราะและการโค้งมนของขอบ อย่างไรก็ตาม ยังไม่ค่อยมีใครรู้จักว่ากระบวนการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับวิธีที่ซับซ้อนที่ใบมีดและวัสดุโต้ตอบกันระหว่างกระบวนการตัดในระดับจุลภาคอย่างไร
Roscioli และเพื่อนร่วมงานได้ตรวจสอบกระบวนการนี้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเพื่อสังเกตว่าใบมีดโกนที่จำหน่ายในเชิงพาณิชย์สามารถตัดเส้นขนแต่ละเส้นและมัดของเส้นผมในแบบเรียลไทม์ได้อย่างไร พวกเขาพบว่ามีสองสิ่งที่ส่งผลต่อการที่ใบมีดทื่อจากการตัดผม
แรงเฉือนตั้งฉากเมื่อใบมีดโกนผ่าผ่านเส้นผม
ที่ยึดติดกับผิวหนัง ขนจะงอออกจากใบมีด ซึ่งจะทำให้มุมการตัดเปลี่ยนไป ในบางมุม ใบมีดอาจมีแรงเฉือนขนาดใหญ่ซึ่งตั้งฉากกับขอบคม ทีมงานเชื่อว่าสิ่งนี้ทำให้เกิดการเสียรูปและการบิ่นของใบมีด เนื่องจากความเสียหายนี้ไม่ได้ถูกพบในการทดลองที่ควบคุมมุมตัดเพื่อกำจัดแรงเฉือนในแนวตั้งฉาก
สิ่งที่สองที่ดูเหมือนจะส่งผลต่อกระบวนการทื่อคือความแปรผันของโครงสร้างจุลภาคตามขอบของใบมีด ใบมีดเหล็กทำจากโครงสร้างจุลภาคขนาดเล็ก ซึ่งบางส่วนมีความแข็งและบางส่วนเป็นไปตามข้อกำหนด โดยปกติองค์ประกอบนี้จะเป็นประโยชน์เพราะจะช่วยป้องกันการแพร่กระจายของรอยแตก แต่วัสดุอาจเสียหายได้หากบริเวณที่สอดคล้องกับใบมีดทำให้เกิดแรงตัดของการตัด ในใบมีดโกนที่ทีมศึกษาวิจัย โอกาสที่สิ่งนี้จะเกิดขึ้นขึ้นอยู่กับทั้งขนาดของโครงสร้างจุลภาคและตำแหน่งของขอบเขตระหว่างส่วนที่แข็งและส่วนที่เข้ากันไม่ได้ภายในส่วนตัดขวางของเส้นผม
ทีมงานสรุปว่าสามารถปรับปรุงใบมีดโกนและเครื่องมือคมอื่นๆ ได้โดยใช้โครงสร้างจุลภาคที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้นที่คมตัด สามารถทำได้โดยใช้โลหะผสมที่มีโครงสร้างนาโนเช่น
“เซ็นเซอร์ของเราไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนจริงๆ และเปิดระบบการปกครองและการใช้งานใหม่ ๆ รวมถึงเซ็นเซอร์แบบใช้มือถือหรือเซ็นเซอร์แบบอัลคาไลที่สวมใส่ได้” Limes กล่าวสรุป
นาธาเนีย ล วิลสันนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแอดิเลด
ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาครั้งนี้ กล่าวว่า “การวัดสัญญาณชีวแม่เหล็กที่เกิดจากหัวใจหรือสมองของมนุษย์เป็นงานที่ยากลำบาก โดยต้องใช้เซ็นเซอร์แม่เหล็กที่มีความไวสูงเป็นพิเศษ เขาเสริมว่า: “งานนี้เชื่อมช่องว่างระหว่างการทดลองบนโต๊ะกับการใช้งานจริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปูทางไปสู่อุปกรณ์พกพาราคาประหยัดสำหรับใช้วินิจฉัยในสถานพยาบาล”
Dmitry Budkerนักฟิสิกส์จาก Johannes Gutenberg University ผู้ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาครั้งนี้กล่าวเสริมว่า “นี่เป็นก้าวที่สำคัญมากเนื่องจากทำให้สนามแม่เหล็กระดับ femtotesla ใช้งานได้จริง” “ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนโฟกัสจากการพัฒนาเครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กเป็นการวิจัยเกี่ยวกับการใช้งานจริงได้”
เครื่องสแกน MEG แบบสวมใส่ได้ใช้กับเด็กเป็นครั้งแรก
เมื่อการศึกษาเบื้องต้นเสร็จสิ้น นักวิจัยกำลังมองหาการปรับปรุงความแม่นยำและความไวของเซ็นเซอร์ เพื่อให้พวกเขาสามารถแข่งขันกับอุปกรณ์ตรวจจับ MEG ของตัวนำยิ่งยวดด้วยการแช่แข็ง (SQUID) ที่มีอยู่ได้ หลังจากนั้นพวกเขาตั้งใจที่จะสร้าง อาร์เรย์ของเซ็นเซอร์เพื่อแสดงให้เห็นว่าระบบสามารถทำการโลคัลไลซ์เซชันต้นทางที่จำเป็นสำหรับการศึกษา MEG
ในปี 1963 เด็กนักเรียนชาวแทนซาเนียชื่อ Erasto Mpemba กำลังทำไอศกรีมอยู่ เมื่อเขาสังเกตเห็นสิ่งแปลก ๆ นั่นคือบางครั้งน้ำร้อนจะแข็งตัวเร็วกว่าน้ำเย็น แม้ว่า Mpemba จะไม่ใช่คนแรกที่สงสัยเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ แต่รายงานของเขายังคงจับจินตนาการทางวิทยาศาสตร์ได้ ที่เรียกว่า “เอฟเฟกต์ Mpemba” ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่นับตั้งแต่นั้นมา ไม่น้อยเพราะเมทริกซ์ที่ซับซ้อนของปฏิสัมพันธ์ในที่ทำงานเมื่อแช่แข็งถ้วยน้ำร้อน ประกอบกับความผิดปกติหลายอย่างของน้ำ ทำให้ทำซ้ำได้ยาก
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยไซมอน เฟรเซอร์ในแคนาดาได้แก้ปัญหานี้ด้วยแบบจำลองการทดลองแบบง่ายของระบบร้อนที่ผ่อนคลายจนสมดุลด้วยอ่างความร้อนที่เย็นกว่า ตามที่หัวหน้าทีมJohn Bechhoeferเทคนิคที่เขาพัฒนาขึ้นกับนักศึกษาระดับปริญญาเอกAvinash Kumarช่วยให้พวกเขาสามารถจำลองเอฟเฟกต์ Mpemba ได้อย่างน่าเชื่อถือ ทำให้สามารถระบุเงื่อนไขที่แม่นยำที่ต้องการได้
ระบบแบบจำลองที่เรียบง่าย
คำจำกัดความของเอฟเฟกต์ Mpemba ได้รับการถกเถียงกันอย่างถึงพริกถึงขิง เกี่ยวข้องกับเวลาที่น้ำในภาชนะเริ่มแข็งตัว กลายเป็นน้ำแข็งโดยสมบูรณ์ (ซึ่งในทางปฏิบัติทั้งสองวิธีสังเกตได้ยาก) หรือเพียงแค่อุณหภูมิถึงจุดเยือกแข็ง เพื่อทำให้เรื่องซับซ้อนยิ่งขึ้น ยังได้สังเกตเห็นผลกระทบที่คล้ายกันในระบบแม่เหล็ก สำหรับการเปลี่ยนเฟสอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ระบบเหล่านี้ แม้จะง่ายกว่าน้ำ แต่ก็ยังซับซ้อนเกินกว่าจะระบุพารามิเตอร์ที่แม่นยำสำหรับเอฟเฟกต์ได้
Credit : keibairon.net laconius.net laestrellapalestina.org laquinarderie.org lesdessinateurs.info
