来源:西贝网
视频封面(来自:Innovation Exchange Amsterdam / YouTube)
在接受《化学世界》(Chemistry World)采访时,物理学家兼巧克力店老板 Richard Tango-Lowy 提到了这种六相多晶型晶体。它会在发出噼啪声后融化,而不是直接碎裂掉,并赋予高端巧克力以令人愉悦的光泽。
然而这样一枚经过适当调温的巧克力,可能要耗费数周的时间来制作。更别提 V 相晶体本身不太稳定,很容易随着时间的推移而降解为无光泽的 IV 相晶体。
Pre-finalist of the Amsterdam Science & Innovation Award Corentin Coulais(via)
为了追求这种优质的口感,来自阿姆斯特丹大学的超材料与 3D 打印专家们,已经得出了相当深入且细致的结论。研究出发点基于一个合理的设想 —— 大多数人都喜欢在咬巧克力时发出的噼啪声,且越多越好。
然后他们开始尝试设计出能够最大化这些“破裂事件”(fracture events)的巧克力形状,并发现螺旋状有着充足的设计与调整裂纹点的机会 —— 具体取决于你下嘴(咬合)时的方向。
研究配图 - 1:可食用机械超材料的各向异性分析
通过将一系列形状设计放在测试板面上,并对每个人的咬合声音进行记录。不出所料的是,更多的螺旋绕组、就能够产生更多听得见的噼啪声,且测试参与者能够对此加以区分。
总结就是,巧克力的整体感官评级 —— 比如可感知到的裂纹数量 —— 与力-位移曲线测量的裂纹数量呈正相关。
接着他们开始尝试最大化这种各向异性结构 —— 设计出在某个方向上相对坚固、但另一方向更脆和容易开裂的一系列其它有趣的图案。
研究配图 - 2:具有可调裂纹数量的可食用机械超材料
据说为了制造研究所需的巧克力,该团队必须通过 3D 打印机来完成这项间距的材料准备工作。同时确保巧克力经过适当的回火,以最大限度地形成这些珍贵的 V 相晶体。
具体操作是将巧克力加热至 45 °C(113 °F)以破坏所有晶体,然后冷却添加预调的固体颗粒,以播撒有利 V 相晶体形成的条件,直至降温至 34 °C(93 °F)—— 这也是 V 相晶体的熔点。
研究配图 - 3:不同各向异性的拓扑优化设计
此时可将巧克力装入容器、使之维持 32℃(90℉),然后将形状逐层打印至 12℃(54℉)的底板上。在需要为下一层打印做准备的时候,还可借助风扇循环空气、以使巧克力尽快凝固。
不过这项工作也不是一帆风顺,比如巧克力很容易在管道中结晶。因此随着打印线粗细的变化,机器必须经过一次次重新校准。而且随着打印的进行而变厚,每次都需要对压力和速度进行重大调整。
更别提每次启停时,喷嘴上都会留下不一致的巧克力液滴,这进一步增加了任何控制样品均匀度的尝试难度。
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