Как бы аккуратно вы ни отклеивали две шоколадные вафли Oreo, кремовая начинка всегда будет прилипать к одной стороне. Разделить крем посередине невозможно. Это следует из новых исследований в области гидродинамики, опубликованных в журнале Physics of Fluid.
Хотя это открытие, возможно, не станет полным шоком для любителей закусок, оно проливает свет на следующее поколение 3D-печатных производств. Кристал Оуэнс, ведущий автор исследования и аспирант по гидродинамике в Массачусетском технологическом институте, обычно фокусируется на использовании чернил, содержащих углеродные нанотрубки, для 3D-печати электроники, а не текстуры пищи. Орео - это способ передать эти концепции в руки широкой публики.
Но центральные измерения схожи. Вещества, которые можно печатать в 3D, должны быть достаточно податливыми, чтобы выдавливаться из трубок, но при этом достаточно жесткими, чтобы оставаться на месте после печати. Для углеродных нанотрубок, которые могут быть использованы в производстве электроники, цель состоит в том, чтобы "получить [напечатанную структуру] настолько прочной, насколько это возможно в большинстве случаев", - говорит Оуэнс.
Изучение того, как жидкости и пластмассы движутся под действием напряжения, называется реологией - ниша, о существовании которой обычный человек даже не подозревает, говорит Оуэнс. Но "Орео" - идеальная наглядная демонстрация: "Если я говорю, что это как Oreo- я помещаю жидкость между пластинами и вращаю их, и это помогает мне охарактеризовать вязкость [материалов], которые мы используем для 3D-печати, люди вдруг понимают, о чем я говорю".
Испытание свойств печатаемых нанотрубок - это то же самое, что измерение крутизны конфеты "Орео". Исследователи начинают с инструмента под названием реометр - пары пластин, которые могут скреплять жидкость и вращать ее, чтобы измерить прочность жидкости. В случае с "Орео" исследователи хотели посмотреть, что произойдет с внутренним "кремом", если скрутить внешние шоколадные "пластины" (согласно техническому описанию печенья "Орео"). Ключевым показателем был "предел текучести", или сила, необходимая для того, чтобы отделить вафли от крема.
Авторы исследования также протестировали печенье с помощью DIY "Oreometer" - зажимного устройства, которое использует резиновые ленты и монеты для скручивания пластин, разработанного соавтором Максом Фаном, студентом MIT. "Мы много говорили о том, как дать людям интуитивное представление о том, что такое предел текучести", - говорит Оуэнс. "Лучшее, что мы придумали, - это позволить другим людям проводить такие же тесты".
(Если вы хотите построить свой собственный "Ореометр", авторы исследования опубликовали инструкции в Интернете).
Оуэнс говорит, что она и ее коллеги ожидали, что при определенных экспериментальных условиях они смогут разделить начинку в Oreos посередине. Расплавленный пластик, используемый для изготовления таких вещей, как шезлонги, "если вращать слишком быстро, то получится шов прямо по экватору, и жидкость будет сдвигаться прямо вдоль этой полосы", - говорит Оуэнс. "Это очень классическое явление, поэтому мы потратили некоторое время, пытаясь добиться этого с помощью Oreos".
Но как бы быстро они ни крутили вафлю, крем всегда прилипал к одной стороне. "Оказалось, что в этом нет никакой хитрости", - говорит Оуэнс. "Все, что вы пытаетесь сделать, приводит в основном к чистому разрыву. Немного разочаровывает, что нет какого-то секретного трюка". Она подозревает, что нагревание крема могло бы сделать возможным разделение по середине. Печенье с дополнительным кремом ("Double Stuf") или специальными ароматизаторами не изменило результатов.
Тем не менее, чем быстрее ученые вращали пластину, тем труднее было разбить крем. "Это фактически доказательство того, что крем - это жидкость, - говорит Оуэнс. Чистые твердые тела всегда требуют одинаковой силы для разрушения, независимо от того, как быстро их крутят".
В мире пищевых текстур крем Oreo относится к категории кашицеобразных, наряду с картофельным пюре, клюквенным соусом и начинкой. "На самом деле многие блюда на День благодарения - это [жидкости]", - говорит Оуэнс. "Но не курица - я думаю, что это просто твердое блюдо".
На вопрос, является ли консервированный клюквенный соус жидкостью или твердым веществом, Оуэнс делает паузу. "В зависимости от того, кого вы спросите, это может быть мягкое твердое вещество или сложная жидкость", - говорит она. Но есть и другое определение жидкости, говорит она. "Если мы можем измерить ее в нашем реометре, то она считается жидкостью". Фактически, говорит она, свойства начинки Oreo позволяют предположить, что ее можно напечатать в 3D.