从乐高积木到密封塑料袋:快速贴合的科学
编织的爱/在上面
(世界杯万博appInside Science)——笔帽。宜家家具。在婴儿连体衣上拍照。我们的世界每天都充斥着快速契合的例子。这是一个术语，用来描述通过点击不同的部分将事物组合在一起。(在幼儿园，为了鼓励笔帽找到合适的家，我的孩子的老师会告诉他们，“听那强烈的咔哒声。”)
然而，尽管快速贴合无处不在，但它的工作机制尚未得到深入研究。一篇新论文改变了这一状况，通过深入研究“咔嚓咔嚓”的物理学原理。
和田广文(Hirofumi Wada)是日本草守立meikan大学(Ritsumeikan University)的物理学家，在他与妻子和三个孩子住的房子里，他开始看到到处都是“合脚”:乐高积木、厨房里的密封塑料袋、儿童玩具更换电池时的塑料盖。他开始想知道它是如何工作的。不久之后，和田的学生吉田圭介(Keisuke Yoshida)在实验室里摆弄各种物体，发现了一个由曲面塑料制成的简单圆柱体，为快速贴合实验创造了动力。
更多来自Inside Science的日常物理例子世界杯万博app
新理论称我们对泡沫破裂的看法是错误的
为什么在绳上擦毛巾会那么硬
噼啪，噼啪，噼啪:关于坍塌的冰架，麦片能告诉我们什么
研究人员使用该系统展示了丰富的抓拍行为，和田说这完全出乎意料。他们使用了一个圆柱体和一块经过热水处理的薄塑料片，使其弯曲成圆柱体的形状，并测量了薄片在圆柱体上弯曲并最终撞击到位时所产生的力。他们发现，咔嚓声发生时，至少有四种不同的序列——最强的力发生在薄板剧烈弯曲、即将咔嚓到位的时候。这篇论文是本月发表在《物理评论快报．
和田说:“我们是物理学家，喜欢详细研究简化的系统。”他说，虽然团队头脑中并没有具体的应用，但他们希望揭示快速贴合如何在最简单的水平上发挥作用，这可能有助于在未来创造更好的工业设计。
英国牛津大学(Oxford University)应用数学家多米尼克·维拉(Dominic Vella)说，在任何一个夹紧系统中，关键是要让它容易推进，更难实现，这就是所谓的锁定比。维拉没有参与这篇新论文。他补充说，这篇新论文显示了如何获得一个良好的快速贴合取决于物体的几何形状和它变形然后恢复到原来形状的能力之间的相互作用。
普林斯顿大学(Princeton University)的化学和生物工程师皮埃尔-托马斯·布朗(Pierre-Thomas Brun)说，这项研究结合了漂亮的工作:一个简单的实验装置和一系列惊人的结果。他说:“这是这个实验室的特点——使用超级优雅的桌面实验，揭示了很多有趣的、不一定简单的结果。”他补充说，该项目采用普通的物体，并表明有比眼睛看到的更多的东西。
虽然这篇文章关注的是基本原理，但它确实提到了一些新的应用，即快速贴合可以取代多余的塑料或对环境有害的胶水。如果建筑材料可以简单地锁在一起，就不需要粘合剂把它们粘在一起。
另一个潜在的应用是机器人技术。仓库或工作场所的机器人不用抓东西(事实证明，抓东西很棘手)，只需点击锁定物体即可。它不能帮助人们从床上移动到淋浴间，但可以用来移动杂货或包裹。“这是抓住一个板条箱并把它移动到某个地方的一种简单方法，”布朗说。
Vella说，对于为什么物理学家之前没有深入研究间歇性痉挛的问题，没有一个真正好的答案。其中一个原因可能是这些系统起了作用，但没有太多动力去研究原因。布伦说:“你尝试一下，它很有效，所以人们可能觉得没有必要再深入了。”“但当然，当你深入研究时，你可以更好地理解这些东西的基本原理，进而可以产生更优化的应用。”
和田也对研究他所谓的“ii型折断”感兴趣，这种折断具有相反的特性:更容易拉开，也更有挑战性。他认为这可能是新超材料的组成部分。他还对严格研究塑料球接头的工作原理感兴趣。“在任何结构中，形式和功能总是紧密耦合的，从物理学的角度来看，有很多需要研究的地方。”