夹心饼干里居然藏了这么多流变学原理，你真的会“扭一扭”奥利奥吗？

来源:中科院半导体所发布时间:2022-05-191184浏览

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来源：把科学带回家
作者：万物

撰文：比邻星

奥利奥110岁生日快乐！

奥利奥已经问世110年了图源：Oreo官网

说起好吃的夹心饼干，奥利奥一定是个避不开的经典选项。从基础款奶油夹心，到混杂于甜品和圣代中的独特调味碎屑。不同颜色口味、印有不同花纹的奥利奥相继问世，最终都会走向同样的三部曲命运：

扭一扭，舔一舔，泡一泡。

奥利奥命名规则一览表图源见水印

方法都听过，但你有没有想过，怎样才能算是完美的扭一扭？按照以上命名规则，我们在扭一扭之后可以得到一个“奥+1/2利”吗？听起来好像没有那么难，你不妨亲自一试。

我做不到，你呢？

◎ 奥利奥流变学，简称奥利奥学

来自美国麻省理工大学的一群物理学博士生，用一套严谨的流变学实验手段研究了奥利奥，研究成果发表于流体力学的权威期刊Physics of Fluids。他们统计实验数据后得出了一个冷酷的结论：你永远无法均匀掰开奥利奥。

所谓“流变学”，指的是流体的流动与变形。具体到奥利奥饼干，中间的夹心层即可以视作一种非牛顿流体。其实日常生活中的液体物质大多是非牛顿流体，比如番茄酱、蛋黄酱、牙膏、果冻、血液等等。

一种好吃的非牛顿流体图源：pixabay

非牛顿流体指的是不服从牛顿粘性定律的流体，即剪切力与形变速率呈非线形关系。从性质来看，非牛顿流体常展现出“这也可以，那也可以”的反复横跳性质。比如不受外力时如液体般丝滑，受到外界压力时又可能变得坚硬，或者黏稠。

如果仍然难以理解，不妨想想猫咪。2017年，关于“猫是非牛顿流体”的研究荣获当年度搞笑诺贝尔奖。研究指出，猫的身体能做出各种造型，证明它是一种固体。

关于猫的一百种造型图源：参考资料「3」

同时猫还能严丝合缝地“流”入任何形状的容器，证明它是一种液体。综上，猫是一种介于固体和液体之间的非牛顿流体。

关于猫的一千种造型图源：参考资料「3」

而这次科学家发现，除了猫，奥利奥也会流变。当你扭动两片“奥”的时候，中间的夹心“利”会受到剪切力，发生流变。扭动的最终结果是“利”破裂。

研究者先用手工扭动的方式处理了一小包奥利奥。发现没有一块奥利奥夹心能被平均分开。有时还会出现饼干破碎等意外。

扭开奥利奥的几种结局图源：参考资料「1」

这么干太费手了，得到的数据也不科学。于是，他们把奥利奥夹在了实验室的流变仪上。流变仪由两个上下平行的同轴圆盘组成，下方圆片固定，上方的圆片则以恒定速率转动。将下层“奥”固定于下方圆盘，上层“奥”随着上方圆片转动，就可以用机器扭开奥利奥，同时还能记录下每次扭开所需的破坏应力。

用流变仪研究奥利奥图源：参考资料「1」

◎ 扭开一包奥利奥

不再需要手工操作，实验变得顺畅和标准化起来。除了有点费饼干，没什么毛病。

用这样的方式，研究者轻松扭开了一整包家庭装奥利奥，虽然还是没有一片奥利奥被均分。但数据结果有规律可循：靠近包装袋左侧的奥利奥，扭开后奶油更容易粘在右边的饼干上，靠近包装袋右侧的奥利奥则恰好相反。这意味着，奥利奥在包装袋中的位置会影响夹心和饼干的粘度，这可能与每块饼干所受的压力和温度条件有关。

整包奥利奥扭开后的结果可视化统计图源：参考资料「1」

那如果我们换一种口味的饼干，或者使用双层夹心的“奥利利奥”，结果会有不同吗？数据显示，无论是奶油、芝士还是巧克力，不同的夹心口味并不会影响破坏应力的大小。让夹心层增厚同样影响甚微。

但是这种金装奥利奥更脆弱，它们两侧的饼干容易裂开

唯一对破坏应力产生作用的是扭动时的快慢：小心翼翼扭动时，剪切力作用较小；如果扭动的角速度变大，所产生的剪切力也更大，这会对饼干带来更大的破坏。可能当饼干分离时，两边的“奥”已经碎了……

奥利奥完美分离计划失败，研究者推测这可能是由奥利奥的制作方式决定的。在流水线上，夹心先被涂抹到一个饼干，之后再在夹心上方盖上另一块饼干。短暂的时间差增加了夹心与第一块饼干的粘合度。不过，他们开始动起了其他脑筋。毕竟实验室流变仪太专业了，普通吃货难以拥有。为了方便更多奥利奥爱好者扭开奥利奥，它们自制了一台绿色环保、3D打印、不插电版——