Egy (jó nagy) lépéssel közelebb kerültünk a tartósabb pengék kifejlesztéséhez

2020 / 08 / 23 / Perei Dóra
Egy (jó nagy) lépéssel közelebb kerültünk a tartósabb pengék kifejlesztéséhez
Teljesen megszokott, hogy az éles tárgyak, mint amilyen a konyhakés vagy a borotva, idővel eltompulnak használatuktól. Egy új kísérlet szerint azonban az élek valójában nem eltompulnak, hanem elszórtan hajszálrepedések keletkeznek rajtuk. Ez a felfedezés pedig mindent megváltoztat, amit mostanáig a pengékről gondoltunk.

Nincs az az első osztályú borotvapenge, ami idővel ne veszítene hatékonyságából használata során. Egy, a Massachusettsi Műszaki Egyetemen végzett kutatás során ezért az intézmény metallurgiai szakemberei arra keresték a választ, hogy hogyan növelhetnék a különféle pengék élettartamát. Ami jó lenne nekünk, de legfőképp a bolygónak. - írja a Science tudományos szaklap.

A mindennapokban használt pengék, mint amilyen a konyhakés, minden egyes vágás után veszítenek élükből, amire a megoldást eddigi ismereteink szerint az újraélezés jelenti. Meglehet, ezért terjedt el az az elgondolás a köztudatban, hogy a kés vagy a borotvapenge egyszerűen eltompul a használattól. Ami még érdekesebb, hogy bár a hajszál mintegy ötvenszer puhább az acélnál, mégis tönkre teheti a pengét.

De hogyan?

A kutatók minden eddiginél közelebbről vizsgálták 'bevetés közben' a borotva élét, vagyis a szőrszálak elvágásánál, és csakhamar rájöttek, hogy a mechanizmus jóval több a vékony él eltompulásánál. A kísérlet első fázisában ezért az egyik kutató saját borotvájáról készített elektronmikroszkópos felvételt a használat után, az ábra pedig azonnal világossá vált számára:

az él ugyanis nem eltompult, hanem elszórtan hajszálrepedések keletkeztek benne.

A borotvapengék alapanyagául a martenzites rozsdamentes acél szolgál, amit előbb gyakran bevonnak valamilyen gyémánt-jellegű szerkezetet mutató szénbevonattal, végül egy teflonbevonattal, ami csökkenti a súrlódást. A martenzites acél gyártásánál keletkező speciális szerkezet teszi keménnyé a fémet, ugyanakkor ez a folyamat felelős a mikroszerkezet egyenetlenségéért is. A szőrszál egyébiránt szint hasonló egyenetlen szerkezetű, amelynek a külső részét pikkelyszerűen egymást fedő, nagy keménységű anyag adja, ezen belül található egy jóval puhább, szálakból felépülő réteg, majd a közepén üreges belső rész, ami a vágáshoz a mechanikai tulajdonságaival nem járul hozzá. A szőr pluszban úgymond képes elhajolni, ha a penge hozzáér, ami ellenállóbbá teszi az eszközzel szemben.

A szakértők a pásztázó elektonmikroszkópos (SEM) és visszaszórt elektron diffrakciós vizsgálattal (EBSD) végezték kísérletüket, és megalkottak egy, az elektronmikroszkópba kényelmesen behelyezhető, mozgatható platformot. Szerkezetük egyik oldalára egy, a pengét tartó, míg a másikra néhány hajszálat tartó szerkezetet tettek. A platform mozgatásával lemásolták a borotválkozás közbeni mozdulatsort, valamint azt is megoldották, hogy a penge élét különböző szögekbe állítsák. A szőrszál levágásának különböző pontjain megszakították a műveletet, majd elkészítették a felvételeket a penge és a szőrszál kölcsönhatásáról, a végére pedig tisztán látták, hogy a vágás folyamatának mely pontja miként hat a pengére. Kiderült, hogy az eszköz éle szemernyit sem változott, vagyis nem tompult, mint ahogy azt eddig gondoltuk.

Ezzel szemben mikrorepedések, és más, csak mikroszkóp alatt látszó sérülések keletkeztek benne.

A sérülések egyre csak szaporodtak a folyamatos használattól, sőt nagyobbak is lettek, bár utóbbi már attól is függött, hogy milyen szögben találkozott a penge a szőrszállal. Kis szög esetén a megfigyelők nagy hibákat tapasztaltak, ha viszont szinte merőlegesen állt a penge a szőrszálon, akkor csak kisebbeket. A kutatók szerint ez a hajszál heterogén felépítése miatt lehetséges. A csapat mindemellett lemodellezte a mikrorepedésekre ható erőket, a repedések terjedését, és kiderült, hogy azok az acélban lévő adalékok egyenlőtlen eloszlását használják ki. A probléma abból adódik, hogy ezek az anyagok adják az acél erősségét, vagyis aligha lehetne kiiktatni azokat. Ahhoz tehát, hogy tartósabb élű pengék készülhessenek, az kellene, hogy az acél adalékanyagai a jelenleginél homogénebb szerkezetűek legyenek. (Ez bármilyen más anyagból készülő penge esetén igaz.)

(Fotó: Pixabay)


Gamernek keresel karácsonyi ajándékot? Mondjuk a tuti tippeket!
Ha nem szoktál játszani, akkor gamer barátodnak vagy családtagodnak karácsonyi ajándékot választani extra kihívást jelent, ezért az Acer segítségével mondunk öt tippet, amivel sikert arathatsz.
1 éves ROADSTER előfizetés + Renoir – A Festő és Modelljei kiállítás páros belépőjegy: 12 990 Ft
Válassz egyet a ROADSTER magazin szuper előfizetési ajánlatai közül!
Ez a sziget majdnem egy hónapig kizárólag víz- és szélenergiából tartotta fent magát
Ez a sziget majdnem egy hónapig kizárólag víz- és szélenergiából tartotta fent magát
A Kanári-szigetek legkisebbike rekordot állított fel azzal, hogy 28 egymást követő napon keresztül csak szél- és vízenergiát használt.
A testen belül lehet három dimenzióban nyomtatni ezzel az ultrahang alapú eljárással
A testen belül lehet három dimenzióban nyomtatni ezzel az ultrahang alapú eljárással
Képzeljünk el egy világot, ahol az implantációk behelyezése, törött csontok kezelése komoly műtéti beavatkozás helyett lényegében annyit jelent, hogy az implantációt befecskendezzük a testbe, ahol az felveszi a szükséges alakot! A mostani fejlesztés épp ezt teszi egyszer lehetővé.
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.