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引起极度舒适的小方块爆红网络,它是怎么造出来的?

把科学带回家 把科学带回家 2019-10-19

本文由公众号 “把科学带回家” 提供
给孩子最好的科学教育


作者 美图君



这段时间,北京精雕集团制造的金属块在国内外爆红,在脸书上得到上千万次播放,在微博上也得到了近百万次播放。网友看后纷纷表示引起了极度舒适。





先一起来看看这些强迫症福音——









而制作这类精密金属部件的一个方法,就是电火花加工(EDM)


电火花加工技术能够在金属上切割出比头发丝还细的细节,而这是传统方法做不到的。


电火花加工也有很多门类。其中的线切割电火花加工(Wire EDM)并不用刀子切割金属,而是用带电的极细导线来雕刻金属。


线切割电火花加工


这根导线贯穿了金属,但和金属并不直接接触,两者相当于2个电极。金属和导线之间会产生8千-1.2万摄氏度的电火花,电火花可以熔化掉直径仅为几微米的金属颗粒,从而精细雕刻出无与伦比的细节。


当然,除了电火花加工,雕刻非凡的细节还可以用上多轴加工技术(可以在4个及以上的方向上移动的金属加工工具)等等。


多轴加工技术



实际上,如果精雕技术登峰造极,就会出现一个神奇的现象。看——


@Young Solutions. Inc.


这是一种精密测量工具——块规的使用过程。块规是在1896年由瑞典科学家 Carl Edvard Johansson 发明的。


利用一套块规,测量的精度可以达到0.001毫米。千分尺、正弦规一类的测量工具就需要用块规来校准。


块规


这个块规有意思的地方在于它的使用过程。实际上,在使用块规的时候,是用扭合(wiring)的方式让不同的块规紧密结合的(之前的那个动图就是扭合)。这个过程既没有用黏糊糊的胶水(但有时会用一点水),也没有用任何辅助工具。


过去的几百年来,大家都想知道扭合的原理是什么,有人猜测是大气压。但实际上,让两片金属结合在一起的,就是中学的知识点——范德华力



而范德华力本身和量子力学有关。范德华力指的是,在任何时候,由于电子存在涨落,因此总存在偶极,也就是说分子总是有一个地方带更多的正电荷,另一个地方带更多的负电荷,因此能够相互吸引。


但是,只有非常光滑的表面才能利用范德华力贴合。因为范德华力很微弱,只在非常近的距离才发生作用,因此如果表面不平整,那么两个表面就无法靠得很近,范德华力就没有用了。


半导体行业所依赖的晶圆片键合(wafer bonding)就基于范德华力的原理。当然,如果晶圆片不够平整,就不能进行这步操作了。


北京精雕演示的产品就可以做到这一点——



最后再来欣赏一组令人舒适的金属精雕作品吧。


△ 这是武田金型製作所制造的 Magic Metal。上面的金属汉字和背景不是用同一块金属切割的,但是汉字和金属之间的距离只有3/1000毫米。Magic Metal 目前陈列在伦敦的日本文化之家(Japan House)里。



△ 武田金型製作所制作的另一套汉字金属活动浮雕



△ 武田金型製作所金属活动浮雕







@Dieter Stahlwerx






△ 这是日本的 Hakkai Inc 公司使用电火花加工技术制作的金属块。




△ 这也是日本的 Hakkai Inc 公司制作的精雕金属块。



如何科学地夸人皮肤光滑细腻:脸贴到玻璃上,然后被范德华力吸住了。








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https://shimo.im/docs/hkGPdJpHXD9KWVcr/ 

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