引起極度舒適的小方塊爆紅網絡,它是怎麼造出來的?_風聞
把科学带回家-把科学带回家官方账号-专注于孩子的科普教育2019-09-22 15:26
【本文由公眾號“把科學帶回家”提供,ID:steamforkids】
這段時間,北京精雕集團製造的金屬塊在國內外爆紅,在臉書上得到上千萬次播放,在微博上也得到了近百萬次播放。網友看後紛紛表示引起了極度舒適。
先一起來看看這些強迫症福音——







而製作這類精密金屬部件的一個方法,就是電火花加工(EDM)。
電火花加工技術能夠在金屬上切割出比頭髮絲還細的細節,而這是傳統方法做不到的。
電火花加工也有很多門類。其中的線切割電火花加工(Wire EDM)並不用刀子切割金屬,而是用帶電的極細導線來雕刻金屬。

線切割電火花加工
這根導線貫穿了金屬,但和金屬並不直接接觸,兩者相當於2個電極。金屬和導線之間會產生8千-1.2萬攝氏度的電火花,電火花可以熔化掉直徑僅為幾微米的金屬顆粒,從而精細雕刻出無與倫比的細節。
當然,除了電火花加工,雕刻非凡的細節還可以用上多軸加工技術(可以在4個及以上的方向上移動的金屬加工工具)等等。

多軸加工技術
實際上,如果精雕技術登峯造極,就會出現一個神奇的現象。看——

@Young Solutions. Inc.
這是一種精密測量工具——塊規的使用過程。塊規是在1896年由瑞典科學家 Carl Edvard Johansson 發明的。
利用一套塊規,測量的精度可以達到0.001毫米。千分尺、正弦規一類的測量工具就需要用塊規來校準。
塊規
這個塊規有意思的地方在於它的使用過程。實際上,在使用塊規的時候,是用扭合(wiring)的方式讓不同的塊規緊密結合的(之前的那個動圖就是扭合)。這個過程既沒有用黏糊糊的膠水(但有時會用一點水),也沒有用任何輔助工具。
過去的幾百年來,大家都想知道扭合的原理是什麼,有人猜測是大氣壓。但實際上,讓兩片金屬結合在一起的,就是中學的知識點——範德華力。

而範德華力本身和量子力學有關。範德華力指的是,在任何時候,由於電子存在漲落,因此總存在偶極,也就是説分子總是有一個地方帶更多的正電荷,另一個地方帶更多的負電荷,因此能夠相互吸引。
但是,只有非常光滑的表面才能利用範德華力貼合。因為範德華力很微弱,只在非常近的距離才發生作用,因此如果表面不平整,那麼兩個表面就無法靠得很近,範德華力就沒有用了。
半導體行業所依賴的晶圓片鍵合(wafer bonding)就基於範德華力的原理。當然,如果晶圓片不夠平整,就不能進行這步操作了。
北京精雕演示的產品就可以做到這一點——

最後再來欣賞一組令人舒適的金屬精雕作品吧。

△ 這是武田金型製作所製造的 Magic Metal。上面的金屬漢字和背景不是用同一塊金屬切割的,但是漢字和金屬之間的距離只有3/1000毫米。Magic Metal 目前陳列在倫敦的日本文化之家(Japan House)裏。

△ 武田金型製作所製作的另一套漢字金屬活動浮雕

△ 武田金型製作所金屬活動浮雕



@Dieter Stahlwerx



△ 這是日本的 Hakkai Inc 公司使用電火花加工技術製作的金屬塊。


△ 這也是日本的 Hakkai Inc 公司製作的精雕金屬塊。
如何科學地夸人皮膚光滑細膩:臉貼到玻璃上,然後被範德華力吸住了。