Credit:pix abay/CC0 Public Domain当你扭开一块奥利奥饼干以获得奶油夹心时，你在模仿流变学中的标准测试——研究非牛顿材料在扭曲、挤压或其他压力下如何流动。麻省理工学院的工程师们现在对三明治饼干进行了严格的材料测试，以找到一个诱人问题的核心:为什么饼干的奶油在扭曲分开时只粘在一片薄饼上？麻省理工学院机械工程系的本科生Max Fan说:“有一个有趣的问题，就是试图让奶油均匀地分布在两个薄饼之间，这被证明是非常困难的。”
为了寻找答案，研究小组在实验室对饼干进行了标准的流变学测试，发现无论口味或馅料的数量如何，奥利奥中心的奶油在扭开时几乎总是粘在一块薄饼上。只有对于较旧的饼干盒，奶油有时会在两片薄饼之间分离得更均匀。
研究人员还测量了扭开奥利奥所需的扭矩，发现它与转动门把手所需的扭矩相似，约为扭开瓶盖所需扭矩的1/10。奶油的破坏应力——即让奶油流动或变形所需的单位面积力——是奶油奶酪和花生酱的两倍，与马苏里拉奶酪的数量级大致相同。从奶油对压力的反应来看，研究小组将其质地归类为“糊状”，而不是易碎、坚韧或有弹性。
那么，为什么饼干的奶油会粘在一边，而不是平均分配在两边呢？制造过程可能是罪魁祸首。
“制造过程的视频显示，他们放下第一个晶片，然后在晶片上分配一个奶油球，然后将第二个晶片放在上面，”麻省理工学院机械工程博士候选人Crystal Owens说，他研究复杂流体的属性。"显然，这一小段时间的延迟可能会使奶油更好地粘在第一片薄饼上."
该小组的研究不仅仅是简单地从基本研究中转移出来的甜蜜的娱乐；这也是一个让其他人了解流变学科学的机会。为此，研究人员设计了一种3D可打印的“奥利奥测量仪”——一种简单的设备，可以牢牢抓住奥利奥饼干，并使用硬币和橡皮筋来控制逐渐将饼干扭开的扭力。桌面设备的说明可以在这里找到。
这项名为“关于奥利奥,‘牛奶最喜欢的饼干’的断裂和流动”的新研究发表在今天的《厨房流动》,这是《流体物理学》杂志的一期特刊。它是在新冠肺炎疫情早期构思的，当时许多科学家的实验室都是关闭的或者很难进入。除了Owens和Fan，合著者还有机械工程教授Gareth McKinley和A. John Hart。
糖果连接
流变学的标准测试是将流体、泥浆或其他可流动的物质放在一种叫做流变仪的仪器的底座上。底座上方的平行板可以下降到试验材料上。然后，当传感器跟踪施加的旋转和扭矩时，板被扭曲。
欧文斯经常使用实验室流变仪来测试3D打印墨水等流体材料，他不禁注意到了三明治饼干的相似之处。她在新的研究中写道:
“从科学上来说，三明治饼干代表了平行板流变仪的典型模型，其中一种液体样品(奶油)被夹在两个平行板(薄饼)之间。当薄饼反向旋转时，奶油变形、流动并最终破裂，导致饼干分成两块。”
虽然奥利奥奶油可能看起来不具备流体性质，但它被认为是一种“屈服应力流体”——一种不受干扰的软固体，在足够的压力下可以开始流动，就像牙膏、糖霜、某些化妆品和混凝土一样。
出于对其他人是否探索过奥利奥和流变学之间的联系的好奇，欧文斯找到了2016年普林斯顿大学的一项研究，物理学家首次报告说，事实上，当用手扭转奥利奥时，奶油几乎总是会从一片薄饼上脱落。
“我们想在此基础上看看到底是什么导致了这种效应，如果我们小心地将奥利奥安装到流变仪上，我们是否可以控制它，”她说。
饼干麻花
在一个实验中，他们将对多种不同馅料和口味的饼干重复进行实验，研究人员将奥利奥粘在流变仪的顶板和底板上，并施加不同程度的扭矩和角度旋转，记录下成功扭曲每个饼干的值。他们将测量结果代入方程，计算奶油的粘弹性或流动性。对于每个实验，他们还记录了奶油的“死后分布”，或者奶油在扭转打开后的最终位置。
该团队总共检查了大约20箱奥利奥，包括普通、双层和超大馅料的馅料，以及普通、黑巧克力和“金色”威化口味的馅料。令人惊讶的是，他们发现无论奶油馅的数量或味道如何，奶油几乎总是会分离到一个薄饼上。
“我们已经预料到了基于尺寸的影响，”欧文斯说。“如果层与层之间有更多的奶油，它应该更容易变形。但事实并非如此。”
奇怪的是，当他们将每个饼干的结果映射到盒子里的原始位置时，他们注意到奶油倾向于粘在向内的薄饼上:盒子左侧的饼干扭曲，使得奶油最终出现在右侧的薄饼上，而右侧的饼干与奶油分离，大部分在左侧的薄饼上。他们怀疑这种盒子分布可能是制造后环境影响的结果，例如加热或推挤可能会导致奶油从外层薄饼上轻微剥落，甚至在扭曲之前。
从奥利奥奶油的特性中获得的理解可以潜在地应用于其他复杂流体材料的设计。
“我的3D打印液体和奥利奥奶油属于同一类材料，”她说。“所以，当我试图从碳纳米管浆料中打印柔性电子产品时，这种新的理解可以帮助我更好地设计墨水，因为它们几乎以完全相同的方式变形。”
至于饼干本身，她建议，如果奥利奥威化饼的内部更有质感，奶油可能会更好地抓住两边，并且在扭曲时分裂得更均匀。
“就像现在这样，我们发现没有任何搅拌的技巧可以将奶油均匀分开，”欧文斯总结道。
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
