Les chercheurs ont déterminé pourquoi les cheveux humains peuvent ébrécher le fil d'un rasoir, malgré des cheveux 50 fois plus doux que l'acier. Médioimages/Photodisc/Getty Images

Vous vous êtes probablement tenu au-dessus du lavabo de la salle de bain ou sous la douche et vous vous êtes demandé :comment est-il possible que vos cheveux ternissent une lame de rasoir en acier ? Les cheveux sont notoirement forts pour leur épaisseur, mais allez. C'est une lame de rasoir en acier inoxydable ! Ça doit être plus fort qu'une petite vieille mèche de cheveux, droit?

Les scientifiques se sont demandé la même chose, et maintenant nous avons une réponse, et cette réponse est l'hétérogénéité.

Le gagnant par un cheveu

Les cheveux sont en effet plus doux que l'acier. Vous l'avez peut-être remarqué vous-même. Il est environ 50 fois plus doux que l'acier inoxydable utilisé dans les lames de rasoir. Et pourtant, les lames de rasoir que nous utilisons pour se raser s'émoussent assez rapidement. Une équipe de scientifiques du département de science et d'ingénierie des matériaux du MIT a voulu savoir pourquoi, et leurs résultats ont été publiés le 6 août, 2020, dans la revue Science .

Le chercheur Gianluca Roscioli s'est rasé les poils du visage avec des rasoirs jetables et les a emmenés au laboratoire pour être examinés au microscope électronique à balayage. Il a constaté que les bords du métal n'étaient pas arrondis ou usés comme on pourrait s'y attendre. Plutôt, ils s'écaillaient et craquaient.

Il a donc créé un appareil de rasage mécanisé en laboratoire pour des tests plus contrôlés en utilisant les cheveux de lui-même et de ses camarades de laboratoire. L'ensemble de la machine s'insère dans le microscope électronique. Pratique.

Détruisez la vieille lame de rasoir

Ce que Roscioli et ses co-auteurs de l'étude ont découvert, c'est que les éclats dans le bord de la lame étaient plus probables lorsque les cheveux étaient capables de se plier avant d'être coupés par la lame. L'équipe est donc allée encore plus loin pour créer des simulations informatiques avec plus de variantes :des cheveux différents, différents angles de coupe, direction de la force appliquée et les matériaux utilisés dans la lame.

Ils ont constaté que les puces apparaissaient sous trois conditions :

• Lorsque la lame s'est approchée des cheveux à un angle
• Lorsque la lame était de composition hétérogène
• Quand les cheveux ont rencontré la lame à un point faible

"Nos simulations expliquent comment l'hétérogénéité d'un matériau peut augmenter la contrainte sur ce matériau, pour qu'une fissure puisse grandir, même si le stress est imposé par une matière douce comme les cheveux, " dit C. Cem Tasan, Thomas B. King, professeur agrégé de métallurgie au MIT et chercheur sur l'étude.

« Hétérogène » signifie que le matériau de la lame n'est pas parfaitement uniforme. Il existe des imperfections microscopiques qui permettent aux copeaux de se produire lorsqu'ils entrent en contact avec un cheveu. Et là où il y a une puce, il y aura plus de jetons, résultant en une lame émoussée.

Les chercheurs travaillent maintenant sur une approche plus homogène, ou uniforme, matériel pour plus pointu, lames plus durables.

Maintenant c'est tendu

Quand on parle de la force des cheveux humains, nous parlons généralement de sa résistance à la traction. C'est jusqu'où tu peux l'étirer avant qu'il ne se brise, et il est mesuré en mégapascals (MPa). Les cheveux humains sont aux alentours de 200 MPa, tandis que l'acier de construction est d'environ 400 MPa. Les toiles d'araignées sont bien plus fortes, bien que, à 1, 200 MPa. Et les nanotubes de carbone sont parmi les matériaux connus les plus solides, vers 62 ans, 000 MPa.