吃貨的新思考：由巧克力涂層預測薄殼厚度新理論！

材料牛注：巧克力涂層——吃貨們口中的美味，如今成了科學工作者靈感的來源。MIT的工程師們受巧克力涂層啟發，建立了一種新的預測薄殼厚度的理論。

自17世紀以來，巧克力大亨們將糖果的藝術發揮得登峰造極，并且流傳下了制作完美糖果外衣（包括巧克力涂層）的技術。

而今，MIT的工程師們從中獲得啟發，發明了一套理論以及簡單的制造技術，這也許能幫助巧克力藝術家們制作均勻一致的巧克力涂層并精確控制它們的厚度。不過，這項研究的價值可不僅僅體現在巧克力生產上，通過對少量關鍵參數的設置，工程師們可以預測其他殼類物體的的機械響應，小到藥物膠囊，大到飛機和火箭的主體。

研究者們發現了一種快速制作薄且堅韌的外殼的技術，包括將液態聚合物淋在圓頂的模具或者如同乒乓球的球體上。這種技術能讓液體在15分鐘內均勻覆蓋在每個模具表面并且固化。然后，將凝固的外殼從模具上剝下，就能觀察到制備的外殼光滑并且厚度均勻，幾乎沒有明顯的缺陷。

結合他們的理論及簡單的生產技術，研究團隊通過改變某些變量，例如模具的尺寸和聚合物的密度，建立了不同厚度的薄殼模型。出乎意料的是，研究團隊發現殼的最終厚度并不取決于液體量或者他們下落時與模具的距離。

根據實驗數據，研究者建立了一個簡單的公式來估計一個殼的厚度。將公式簡單歸結為以下關系：模具半徑越大，流體流至底部的時間越長，所得到的殼越厚；凝固時間越長，流體流至底部的速度越快，形成的殼的越薄。Reis教授希望這個理論可以重新掀起對殼體力學的研究（殼體力學的研究曾經盛行于十九世紀五六十年代）。

麻省理工學院機械工程和土木與環境工程的副教授Pedro Reis, the Gilbert W. Winslow解釋說：“我認為巧克力制造商知道的生產技術只是那些按經驗來說能夠成功的一系列步驟。但是我們的理論對生產提供了更優的量化預測。”

“這是一項簡單、強大、快速的成型技術，我們已經根據預測的表征薄殼制造特點的框架建立了設計原則，”Reis 說，“我認為這是有效的舉措，我們正在從一個新的角度重新解決舊課題。”

該研究成果已經發表在Nature Communications上。

參考鏈接：New theory, inspired by chocolate coatings, predicts thickness of thin shells

本文由王宇提供素材，薛文嘉編譯，楊雨思審核