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MIT团队新研究发顶刊,网友:搞笑诺贝尔奖预定!

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2022-05-10      

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奥利奥饼干也可以用来研究流变学吗?美国麻省理工学院(MIT)的研究团队在近日发表的论文中,尝试如何扭出一个内馅均匀分布的夹心饼干。

研究团队利用实验室流变仪,测试了扭动速度、奶油夹心量和奶油口味等因素,对扭开后奶油分布情况的影响。他们将这一研究称为“奥利奥学”(Oreology)。经过一系列严谨的实验,他们的“完美分布饼干”失败了。

但是,这篇论文“成功”了。这项研究于4月19日发表在流体力学权威期刊Physics of Fluids(IF 3.521)的特刊中,第一作者为MIT机械工程博士生Crystal Owens。



扭一扭,做实验


这并不是科学家第一次关注如何“扭”饼干。早在2016年,美国普林斯顿大学的一项研究中首次提到,在扭开奥利奥饼干时,奶油夹心几乎总是从一侧脱落,很难让它同时粘在两片饼干上。

夹心不能完美分开,只是因为“手抖”吗?

Owens团队认为,奥利奥这种形似三明治的夹心饼干,可以被看做是一个完美的平行板流变仪的模型。在这个模型中,流体(奶油夹心)置于两个平行板(饼干)之间。当扭动饼干的时候,奶油夹心会变形、扭曲,直至最终断裂,导致整块夹心饼干被分成两部分。

 

论文中展示的奥利奥饼干扭开情况。图片来自论文


那么,奶油夹心从哪一侧脱落到底受哪些因素影响呢?

为了一探究竟,Owens团队在实验中控制了3个不同变量,分别是扭动饼干的速度、奶油的量和奶油的口味。

实验证明,与奶油有关的两个因素并不会影响夹心的完整脱落。但旋转速率对随之产生压力的影响呈现指数增长,更快的扭动会导致更大的压力和破坏力。

然而,真正决定扭开饼干时奶油夹心分布状况的,还是饼干和奶油之间既存的粘附水平。影响因素包括饼干在包装中的摆放位置等。

例如,他们发现量贩式的家庭装饼干中,夹心会更容易附着在远离边缘的那一侧饼干上。


在家也能研究流体学


Owens团队的这次试验,可以说是流变学与食品科学之间跨学科研究的一个新思路。除了奶油可以被看做是流动的液体,芝士、奶酪、蛋黄酱、豆油等都可以被当做流变研究的案例。

Owens团队认为饼干夹心的流体现象值得更进一步的研究。为此,他们创造了一个3D打印的简单仪器——Oreometer。

Oreometer不需要其他能量来源,仅需要花费包括硬币和橡皮筋在内的6美元(约合人民币40元)的材料,即可扭动测试奥利奥饼干及类似的圆形样品。


为了方便大家使用,Owens将3D打印方法和使用指南都分享在GitHub上。任何人都可以打印一台自己的Oreometer!

这一有趣的实验吸引了不少的关注。有网友戏称他们值得一个搞笑诺贝尔奖,也有网友评论果然“吃”这一话题在各个学科领域都能引起共鸣。

针对这些说法,论文的作者之一、MIT的大三学生Max Fan说道:“我们做这个实验的目的,主要是想唤起普罗大众的动手能力和积极性,引导大家多去观察生活、体验生活。或许这其中就隐藏着一些微妙的物理知识。”

研究团队希望以以此为契机,号召更多人通过饼干等生活中常见的物品,去创造类似的简易模型,把大众陌生的流变学进行有趣的科普。

Owens团队的灵感起始于新冠大流行之初,彼时许多研究人员因为疫情原因无法进出实验室。

从科学的角度讲,研究饼干给科研人员的实验过程增加了趣味性;从生活的角度讲,这也拉近了科学与大众的距离,给了大众了解科学、走进科学的信心。

就像Owens在文中提到的那样,虽然饼干可能缺乏营养,但它们为科学研究提供了丰富的主题。


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