Uczeni od dawna eksperymentują z metamateriałami. Najprościej mówiąc, to materiały, które nie występują w naturze, tylko są tworzone w laboratoriach w konkretnych celach. Chodzi o to, by miały unikatowe właściwości – np. ujemny współczynnik załamywania światła. Z takich akurat materiałów próbuje się potem np. konstruować różnego typu peleryny-niewidki. Czyli przedmioty, które są omijane przez fale dźwiękowe czy elektromagnetyczne, a przez to „niewidzialne”.
Na nie mniej oryginalne zastosowanie metamateriałów wpadli naukowcy z Uniwersytetu Amsterdamskiego, Uniwersytetu Delft oraz giganta spożywczego Unilever. Postanowili oni sprawdzić, jaki kształt byłby idealny dla kostki czekolady. Idealny w tym sensie, że dawałby najlepsze wrażenie, gdy jej kawałek bierzemy do ust. Zależało im na odpowiedzi na pytanie: jak taka czekolada powinna się łamać? Jakie miałaby wydawać dźwięki?
Kostki czekolady z drukarki 3D
Pierwszym krokiem było przygotowanie takiego rodzaju czekolady, z którą dałoby się łatwo pracować z użyciem drukarki 3D. Czekolada nie jest wdzięcznym materiałem do formowania i wymaga doświadczenia. Naprzemienne podgrzewanie jej i schładzanie może sprawić, że stanie się nadmiernie krucha.
Naukowcy długo przygotowywali czekoladowy wkład do drukarki. Podgrzewali czekoladę, dodawali nieco zimnej, znowu podgrzewali. W końcu otrzymali materiał, z którego mogli wydrukować dosłownie wszystko, a on nadal zachowywał swoje smakowe i mechaniczne właściwości.
Jak łamie się kostka czekolady?
Następnym krokiem było wydrukowanie z czekolady spiralnego kształtu przypominającego literę S. Celem było przetestowanie, jak będzie łamał się w ustach i jakie to da wrażenia. Zrobiono to wpierw mechanicznie, potem zaś z udziałem dziesięciorga ochotników.
Okazało się, że sposób, w jaki czekolada się łamała, zależał od tego, jak była gryziona. Nacisk prosto z góry sprawiał, że rozpadała się na wiele kawałków. Nacisk pod kątem zazwyczaj powodował tylko jedno złamanie.
Jak kształt ma idealna kostka czekolady?
Większości ludzi podoba się, jak kostka czekolady kruszy się im w ustach. Naukowcy ustalili, że im więcej złamań, tym częściej doświadczenie płynące z jedzenia czekolady opisywane jest jako pozytywne.
Wiedząc to, mogli już zacząć szukać idealnego kształtu kostki czekolady. Zależało im na znalezieniu takiego rozwiązania, które pozwoli „zaprogramować” liczbę złamań kawałka w ustach. Okazało się, że najlepiej sprawdzają się czekoladki w kształcie jak na rysunku poniżej.
fot. UvA IoP
Czekoladki przypominające spirale mają ciekawe i co ważniejsze – dające się zaprojektować – właściwości. Liczba złamań, kiedy materiał jest ściskany mechanicznie, zależy od liczby zakrętów. Co ciekawe, okazało się też, że testerzy dokładnie rozróżniali, która czekolada łamie się im w ustach częściej, a która rzadziej. Podobał im się również dźwięk kruszącego się kawałka – ściśle związany z liczbą złamań, do których dochodziło w trakcie jego gryzienia.
Kostkę czekolady opisuje model matematyczny
Badacze opracowali również model matematyczny, który miał pomóc znaleźć optymalny kształt kostki czekolady w zależności od kierunku jej gryzienia. W pracy naukowej, która opisuje ich badania, pokazali kilka otrzymanych wyników.
fot. UvA IoP
Ich artykuł został opublikowany w czasopiśmie naukowym „Sof Matter”. Jeśli badania przełożą się na konkretne decyzje biznesowe i kiedyś zobaczymy w sklepach czekoladki-spiralki, warto pamiętać, że będzie to przysmak zaprojektowany przez naukowców.
Źródła: Soft Matter, University od Amsterdam.
