“刮胡刀为什么会钝？”
“那是因为胡子比钢硬。”
“啥？”
“你脸皮那么厚，钢针都扎不透……但胡子却能长出来……”
上面这个段子，实际上并不全是笑话。仔细想想，特别是用手动刮胡刀的男同学（或者女同学），新买时再锋利无双的刮胡刀，用一段时间刀片就变钝了，要想避免“钝刀割肉”的痛苦，只能更换刀片。钢制刀片（有些甚至还有特制涂层提高强度或耐磨性）VS 一点都不刚的胡子，居然会输？这就是传说中的以柔克刚？
某手动剃须刀刀片结构。图片来源：某东
很多人可能都没有注意到这个生活中的小细节，就算是注意到的人，也没几个想到要深究其中深层次的原因。但就有人视角比较独特，脑洞比较宽阔，想要去研究这一生活现象背后的科学。麻省理工学院（MIT）的Cemal Cem Tasan教授就是其一。他带领的课题组利用扫描电子显微镜表征了刮胡刀切断胡须的过程，还进行了计算模拟，发现刮胡刀的刀刃材质（组成在微观上是否均匀）、刀刃切割胡须时的角度（是否垂直）以及切割时刀刃与胡须的相对位置（刀刃易损坏的点是否遇到胡须边缘），对刀刃的使用寿命具有重要的影响。这三种情况的合力使得刀刃在微观上出现“豁口”。初始裂纹一旦形成，刀片就容易进一步形成豁口，随后会产生越来越多的裂纹，造成刮胡刀变钝。相关工作发表在Science 期刊上。
Cemal Cem Tasan教授。图片来源：MIT
为了研究刮胡刀逐渐变钝的机理，本文第一作者Gianluca Roscioli贡献出了自己脸上的胡须，他用市售刮胡刀刮胡子，并利用扫描电子显微镜表征了刮胡子前后的刀刃变化（图1）。结果发现，刮胡刀还没使用的时候刀刃上就有一些微小的凸凹不平，在多次刮胡子之后刀刃虽然在宏观上没有什么变化，但是利用扫描显微镜可以看到刀刃上的一些地方形成裂纹，并且逐渐变大形成豁口，这些裂纹开始时垂直于边缘扩散（图1C）。也就是说，刮胡子之后，刀刃磨损很少，也并没有像有些猜测那样被磨圆，而是被胡须“崩豁”了！
图1. 胡须结构与刀片切断胡须之后刀刃的变化。图片来源：Science
这是怎么回事？为了进一步找到原因，作者设计了小型的微机械装置来模拟刮胡子的过程（图2）。该设备包括一个可移动的平台，在其两侧各有两个夹子，一个用于固定刮胡刀，另一个用于固定胡须，然后作者利用商用刮胡刀片以不同的角度切入以模仿刮胡子的动作。通过将该设备安装在扫描电子显微镜内部，作者能够直接原位表征切割胡须的过程，并且拍摄高分辨率的图像。结果发现无论胡须的粗细如何，它们都可以对刀刃造成一定的损坏。同时，刀刃上的损坏只出现在某些区域。另外，作者发现当刀片垂直切割胡须时刀刃基本没有受损，但如果胡须可以任意弯曲时，则容易出现损坏。
