吃货的新思考：由巧克力涂层预测薄壳厚度新理论！

欧洲足球赛事 注：巧克力涂层——吃货们口中的美味，如今成了科学工作者灵感的来源。MIT的工程师们受巧克力涂层启发，建立了一种新的预测薄壳厚度的理论。

自17世纪以来，巧克力大亨们将糖果的艺术发挥得登峰造极，并且流传下了制作完美糖果外衣（包括巧克力涂层）的技术。

而今，MIT的工程师们从中获得启发，发明了一套理论以及简单的制造技术，这也许能帮助巧克力艺术家们制作均匀一致的巧克力涂层并精确控制它们的厚度。不过，这项研究的价值可不仅仅体现在巧克力生产上，通过对少量关键参数的设置，工程师们可以预测其他壳类物体的的机械响应，小到药物胶囊，大到飞机和火箭的主体。

研究者们发现了一种快速制作薄且坚韧的外壳的技术，包括将液态聚合物淋在圆顶的模具或者如同乒乓球的球体上。这种技术能让液体在15分钟内均匀覆盖在每个模具表面并且固化。然后，将凝固的外壳从模具上剥下，就能观察到制备的外壳光滑并且厚度均匀，几乎没有明显的缺陷。

结合他们的理论及简单的生产技术，研究团队通过改变某些变量，例如模具的尺寸和聚合物的密度，建立了不同厚度的薄壳模型。出乎意料的是，研究团队发现壳的最终厚度并不取决于液体量或者他们下落时与模具的距离。

根据实验数据，研究者建立了一个简单的公式来估计一个壳的厚度。将公式简单归结为以下关系：模具半径越大，流体流至底部的时间越长，所得到的壳越厚；凝固时间越长，流体流至底部的速度越快，形成的壳的越薄。Reis教授希望这个理论可以重新掀起对壳体力学的研究（壳体力学的研究曾经盛行于十九世纪五六十年代）。

麻省理工学院机械工程和土木与环境工程的副教授Pedro Reis, the Gilbert W. Winslow解释说：“我认为巧克力制造商知道的生产技术只是那些按经验来说能够成功的一系列步骤。但是我们的理论对生产提供了更优的量化预测。”

“这是一项简单、强大、快速的成型技术，我们已经根据预测的表征薄壳制造特点的框架建立了设计原则，”Reis 说，“我认为这是有效的举措，我们正在从一个新的角度重新解决旧课题。”

该研究成果已经发表在Nature Communications上。

参考链接：New theory, inspired by chocolate coatings, predicts thickness of thin shells

本文由王宇提供素材，薛文嘉编译，杨雨思审核