麻省理工學院(MIT)的研究人員近期取得一項突破性發現,揭示了包括護手霜和髮膠在內的軟性材料,能在製造過程中長時間保留一種稱為「機械記憶」的特性。這種源自材料生產過程的潛藏內部應力,可能會隨著時間推移而改變其物理性質,例如使乳液變得較稀。這項研究為理解和優化日常用品的製造過程提供了全新的視角。
由MIT電腦科學與人工智慧實驗室(CSAIL)的博士後研究員 Crystal Owens 所領導的研究團隊,開發出一種利用標準流變儀(rheometer)來測量這些凝膠狀物質中殘留應力的創新方法。她們的研究表明,這些材料能夠「記住」其最初混合的方向和持續時間。即使在材料看似已穩定下來後,內部仍會儲存應力,一旦釋放,便會使材料恢復到先前混合的狀態。這項名為「黏性機械記憶」(Sticky Mechanical Memory)的研究成果,已發表於《自然材料》(Nature Materials)期刊,為軟性材料的行為提供了關鍵的洞見。
殘留應力,無論是拉伸或壓縮性質,普遍存在於各種材料的製造過程中,例如金屬的焊接或冷卻,以及聚合物的加工。這些內在的應力若未妥善管理,可能導致材料在長期使用中出現變形、龜裂,或影響其整體性能與耐用性。Owens的研究將此概念延伸至日常生活中常見的軟性材料,揭示了即使是看似簡單的混合過程,也會在材料內部留下可測量的「印記」。
這項發現對於軟性材料的生產具有重大意義。透過理解並量化這些在製造過程中產生的隱藏應力,企業能夠更精確地設計產品,以提升其穩定性與預期壽命。例如,在瀝青生產中最小化殘留應力,有助於製造出更具韌性的道路。對於消費者而言,這項研究也解釋了為何不同批次的化妝品或食品,即使在標榜相同的製程下,其表現仍可能存在差異。這種對材料「記憶」的深入了解,為改善產品品質和延長使用壽命開啟了新的可能性。
總體而言,MIT的研究不僅揭示了軟性材料中令人驚訝的內在複雜性,更為製造業提供了一個優化產品設計與性能的關鍵契機。透過對這些機械記憶的掌握與應用,未來的產品將能展現出更高的可靠性與更一致的表現,為消費者帶來更優質的體驗。