你不会认为柔软的头发或一点胡茬与锋利的钢制剃刀之间有什么竞争——然而，我们大多数人都知道剃刀会迅速失去锋利度，无论你多么小心地刮胡子。现在，科学家们对为什么在最小尺度上会发生这种情况有了更好的理解。通过在显微镜下分析刀片，一项新研究表明，即使是一根头发——比钢软50倍——在某些条件下也会导致刀片出现缺口。一旦出现缺口，金属就容易进一步缺口，特别是如果钢的微观结构不均匀。
这项研究不仅为我们提供了关于这个众所周知问题的物理学背后更多细节，还可能为未来如何更好地磨刀和保持刀片锋利提供建议——甚至切割的方向也可能有所不同。我们的主要目标是理解一个或多或少每个人都知道的问题：为什么刀片在与柔软得多的材料接触时会变得无用。我们发现了失败的主要成分，这使我们能够确定一条新的处理路径，以制造更耐用的刀片。
Tasan和他的同事在一台扫描电子显微镜（SEM）的监视下进行了一系列测试，涉及正常的面部剃须和实验室实验，其中角度和切割深度可以被仔细控制。在高分辨率图像中，尽管剃刀边缘几乎没有磨损，但显示刀片在某些部分形成缺口。这种情况发生在无论被切割的头发厚度如何。我们看到了缺口，但没有看到到处都是缺口，只在某些位置。我们想了解，在什么条件下会发生这种缺口，以及失败的成分是什么？
对SEM图片的仔细分析显示，当头发完全垂直于刀片时，缺口不会发生：是头发弯曲的动作使得缺口更可能发生，通常在刀片边缘遇到头发侧面的地方造成损坏。研究人员运行的计算机模拟确定了三个可能的弱点：当刀片以角度遇到头发时，当刀片的钢成分不均匀时，以及当头发击中刀片在非均匀性中的结构弱点时。
在材料科学中，当材料的微裂纹存在时，使用应力集中这个术语来描述损伤的恶化，这似乎就是这里发生的情况：头发正在导致这些微裂纹成长为缺口，使刀片变钝。利用这些发现，研究人员认为可以通过更好地制造钢来抵抗这些微裂纹和由此产生的缺口。如果发生这种情况，那么我们的剃刀可能会在对抗我们身体上的柔软头发时持续更长时间。我们是冶金学家，想知道什么支配着金属的变形，以便我们可以制造更好的金属。
在这种情况下，如果你用非常硬的东西，比如钢，切割非常软的东西，比如人的头发，硬材料会失败，这是令人着迷的。这项研究已发表在《科学》杂志上。