視頻封面(來自:Innovation Exchange Amsterdam / YouTube)
在接受《化學(xué)世界》(Chemistry World)采訪時(shí),物理學(xué)家兼巧克力店老板 Richard Tango-Lowy 提到了這種六相多晶型晶體。它會在發(fā)出噼啪聲后融化,而不是直接碎裂掉,并賦予高端巧克力以令人愉悅的光澤。
然而這樣一枚經(jīng)過適當(dāng)調(diào)溫的巧克力,可能要耗費(fèi)數(shù)周的時(shí)間來制作。更別提 V 相晶體本身不太穩(wěn)定,很容易隨著時(shí)間的推移而降解為無光澤的 IV 相晶體。
Pre-finalist of the Amsterdam Science & Innovation Award Corentin Coulais(via)
為了追求這種優(yōu)質(zhì)的口感,來自阿姆斯特丹大學(xué)的超材料與 3D 打印專家們,已經(jīng)得出了相當(dāng)深入且細(xì)致的結(jié)論。研究出發(fā)點(diǎn)基于一個(gè)合理的設(shè)想 —— 大多數(shù)人都喜歡在咬巧克力時(shí)發(fā)出的噼啪聲,且越多越好。
然后他們開始嘗試設(shè)計(jì)出能夠最大化這些“破裂事件”(fracture events)的巧克力形狀,并發(fā)現(xiàn)螺旋狀有著充足的設(shè)計(jì)與調(diào)整裂紋點(diǎn)的機(jī)會 —— 具體取決于你下嘴(咬合)時(shí)的方向。
研究配圖 - 1:可食用機(jī)械超材料的各向異性分析
通過將一系列形狀設(shè)計(jì)放在測試板面上,并對每個(gè)人的咬合聲音進(jìn)行記錄。不出所料的是,更多的螺旋繞組、就能夠產(chǎn)生更多聽得見的噼啪聲,且測試參與者能夠?qū)Υ思右詤^(qū)分。
總結(jié)就是,巧克力的整體感官評級 —— 比如可感知到的裂紋數(shù)量 —— 與力-位移曲線測量的裂紋數(shù)量呈正相關(guān)。
接著他們開始嘗試最大化這種各向異性結(jié)構(gòu) —— 設(shè)計(jì)出在某個(gè)方向上相對堅(jiān)固、但另一方向更脆和容易開裂的一系列其它有趣的圖案。
研究配圖 - 2:具有可調(diào)裂紋數(shù)量的可食用機(jī)械超材料
據(jù)說為了制造研究所需的巧克力,該團(tuán)隊(duì)必須通過 3D 打印機(jī)來完成這項(xiàng)間距的材料準(zhǔn)備工作。同時(shí)確保巧克力經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕鼗穑宰畲笙薅鹊匦纬蛇@些珍貴的 V 相晶體。
具體操作是將巧克力加熱至 45 °C(113 °F)以破壞所有晶體,然后冷卻添加預(yù)調(diào)的固體顆粒,以播撒有利 V 相晶體形成的條件,直至降溫至 34 °C(93 °F)—— 這也是 V 相晶體的熔點(diǎn)。
研究配圖 - 3:不同各向異性的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)
此時(shí)可將巧克力裝入容器、使之維持 32℃(90℉),然后將形狀逐層打印至 12℃(54℉)的底板上。在需要為下一層打印做準(zhǔn)備的時(shí)候,還可借助風(fēng)扇循環(huán)空氣、以使巧克力盡快凝固。
不過這項(xiàng)工作也不是一帆風(fēng)順,比如巧克力很容易在管道中結(jié)晶。因此隨著打印線粗細(xì)的變化,機(jī)器必須經(jīng)過一次次重新校準(zhǔn)。而且隨著打印的進(jìn)行而變厚,每次都需要對壓力和速度進(jìn)行重大調(diào)整。
更別提每次啟停時(shí),噴嘴上都會留下不一致的巧克力液滴,這進(jìn)一步增加了任何控制樣品均勻度的嘗試難度。
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