泡面憑借著獨(dú)特的香味和便利性，成了很多年輕人偏愛(ài)的美食。下班后，拆一袋泡面，加個(gè)蛋和香腸，只要 3~5 分鐘就可以享受一頓完美晚餐了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年我國(guó)方便面消耗量達(dá) 463.6 億份。

在等泡面的那三五分鐘里，不知道大家有沒(méi)有想過(guò)，為什么不管是袋裝泡面還是桶裝泡面，面餅都是彎彎曲曲的？其中有什么奧秘嗎？今天，我們就來(lái)重新認(rèn)識(shí)一下泡面~

不只是彎曲這么簡(jiǎn)單

關(guān)于泡面的彎曲工藝，有多種說(shuō)法，有的說(shuō)是利用出口處的竹刀和墜子壓制而成的，也有的說(shuō)是利用結(jié)構(gòu)往復(fù)擺動(dòng)堆積而成的。不管是哪種說(shuō)法，目的都是為了讓切割后的細(xì)線面條彎曲起來(lái)，形成一個(gè)多孔結(jié)構(gòu)整體。

經(jīng)過(guò)面刀后，面條就變彎了 圖源：參考文獻(xiàn)[1]

多孔結(jié)構(gòu)使得熱水能夠進(jìn)入泡面內(nèi)部，快速泡熟泡面。在泡面生產(chǎn)過(guò)程中，這種多孔結(jié)構(gòu)也能在干燥環(huán)節(jié)更快地?fù)]發(fā)水分。此外，彎曲的多孔結(jié)構(gòu)可以縮小面餅的縱向尺寸，方便包裝，還具有一定的抗壓性，運(yùn)輸過(guò)程中，不易破碎。

前幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，大家應(yīng)該比較容易理解，但為什么會(huì)抗壓呢？

泡面為什么抗壓？

泡面的抗壓性主要可以從兩個(gè)方面解釋。從局部來(lái)說(shuō)，泡面局部的彎曲結(jié)構(gòu)類似于拱形結(jié)構(gòu)，拱形結(jié)構(gòu)能夠將外載分散開(kāi)來(lái)。雖然結(jié)構(gòu)受彎導(dǎo)致的拉伸應(yīng)力仍在，但更多的是拱形結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的互相擠壓的力。

局部的拱形結(jié)構(gòu)提升了抗壓能力 圖源：作者供圖

相比于受拉，幾乎所有的材料都更加耐壓。也就是說(shuō)，同一種材料同樣尺寸下，能夠承受的壓力要比拉力大很多，所以不容易被壓碎。

拉壓對(duì)比 圖源：作者供圖

從整體來(lái)說(shuō)，泡面的厚度提升了整體的抗壓能力。生活常識(shí)告訴我們，越厚的物體，越難掰彎。而從力學(xué)角度解釋，得結(jié)合彎曲應(yīng)力的表達(dá)式，結(jié)構(gòu)厚度越大，分母將會(huì)幾何級(jí)增大，從而導(dǎo)致應(yīng)力急劇降低。

整體的厚度提升了抗壓能力 圖源：作者供圖

平時(shí)我們買的泡面多少都會(huì)有點(diǎn)碎屑，主要是磕碰引起的?？呐龅倪^(guò)程中，彎曲是發(fā)生破壞的直接原因，深層次的原因主要是局部拉伸應(yīng)力超過(guò)了承載的極限。

彎曲破壞的深層原因是拉伸的一側(cè)不抗拉 圖源：作者供圖

高級(jí)版“泡面結(jié)構(gòu)”

泡面雖然屬于多孔結(jié)構(gòu)，但它的孔洞形狀是隨機(jī)的。泡面的結(jié)構(gòu)與智能結(jié)構(gòu)（先進(jìn)結(jié)構(gòu)）的差別在于孔洞結(jié)構(gòu)是否經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，能否實(shí)現(xiàn)特定功能。

Science封面：受壓扭曲的先進(jìn)結(jié)構(gòu) 圖源：Science

設(shè)計(jì)指定形狀的多孔結(jié)構(gòu)是當(dāng)前科研的一個(gè)熱點(diǎn)方向，因?yàn)樘厥庠O(shè)計(jì)的多孔結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)原本材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。比如，上圖設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，受壓后會(huì)發(fā)生扭曲，可以替代傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更加便捷的精密控制。

各種不同構(gòu)型的多孔結(jié)構(gòu) 圖源：參考文獻(xiàn)[2]-[5]

再比如說(shuō)，目前飛機(jī)機(jī)翼都是固定不變的，但在不同速度下，機(jī)翼在不同位置可以產(chǎn)生更好的升力，所以變形機(jī)翼研究應(yīng)運(yùn)而生，多孔結(jié)構(gòu)為變形機(jī)翼提供了可能。

多孔結(jié)構(gòu)在變后掠翼中的應(yīng)用 圖源：參考文獻(xiàn)[2]如果將方便面設(shè)計(jì)成特定的彎曲結(jié)構(gòu)，那么泡面就可以變成了一種智能結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一些特殊的功能。感興趣的吃貨們，趕快去設(shè)計(jì)一個(gè)，說(shuō)不定也能登上Science封面呢。