紙被折後,為什麼會留下永久痕跡?

引言:被摺疊和彎曲的紙張,不可能恢復到紙張的最初使狀態,因為您正在破壞構成紙張的纖維的基本結構,將其推至超出其彈性極限的狀態,成為永久性的物理變化狀態。


紙被折後,為什麼會留下永久痕跡?

如果你曾經嘗試過用一張A4紙的傳奇7折挑戰,那麼你知道,一個人用你的雙手七次摺疊一張紙從物理上是不可能的。很多被摺疊後的張紙,無論您施加多大力或等待了多長時間,這些紙片摺痕將永遠保存下來。

為什麼摺疊一張紙的摺痕會永久性保留下來呢? 是什麼阻止了紙張恢復其初始狀態呢?

紙的科學

最簡陋的紙是紙草紙,大約5000年前由埃及人從尼羅河沿岸生長的植物中製成。儘管造紙技術在數千年中有了顯著改善,但基本概念仍大同小異,即將植物纖維壓縮和乾燥到均勻的表面。

從本質上講,紙張是通過敲打或粉碎植物材料,直到纖維被釋放。這種植物材料通常是常綠樹或其他快速生長的針葉樹,不過,竹子、黃麻和棉花等植物也可用於製作紙張。然後,這種植物材料與水混合,形成稱為紙漿的懸浮液。然後,這種紙漿在絲網上展開,促使纖維結合在一起,形成均勻的墊子。然後擠壓此墊子,以消除多餘的水,並讓其乾燥。

紙被折後,為什麼會留下永久痕跡?

這是造紙的最簡單解釋,儘管紙張的大規模生產使用大型機器和工業工藝。紙漿的製備可以通過機械或化學方法進行,後者在現代更為常見。紙漿生產後,染料和其他添加劑可與紙漿纖維混合,在最終紙產品中產生不同的顏色或質地。帶傳送帶的大型滾筒機在極端壓力下將這種物質拉入捲筒,可用於從電話簿和牆紙到紙巾和尿布等無數應用。

彈性和塑性

現在,我們瞭解了紙張是如何製作的,我們對於一張紙摺疊或彎曲時會發生什麼有了更好的認識。要簡單解釋這一點,請從結構角度考慮紙張,就像評估金屬或任何其他材料的完整性一樣。現在,請記住,材料有彈性極限和塑性區。彈性極限是材料可以彎曲並仍然返回到其原始位置的點,沒有任何永久性的結構更改。如果超過此限制,您將材料帶入其塑料區域,因此對材料的任何物理更改都會永久化,並且無法保持其原始完整性。

紙被折後,為什麼會留下永久痕跡?

每種材料將有不同的彈性極限(屈服)、塑性區和極限強度。就紙張而言,想象一下像"熱狗"一樣拿著紙,但實際上並沒有摺疊或皺褶紙張。此時,紙張中的植物纖維沒有超過其彈性極限,所以你放開紙張時,它會返回到其平坦的狀態。然而,如果你把同一張紙捲成一個鬆鬆的管子,並用一個橡皮筋纏上幾個小時,一些植物纖維就會被推過彈性極限。當您拆下橡皮筋時,它將不再平放,因為發生了輕微的物理變形。

摺疊一張紙時,沿摺痕的植物纖維將被永久推入其完整性的塑性區,並在摺疊的實際角度位置達到斷裂點。摺疊成為結構故障,不能逆轉,因為纖維無法恢復其原始的完整性。由於這種結構故障,無論你多麼努力地把它壓平,該紙都會永遠保留這個摺疊痕跡。

紙被折後,為什麼會留下永久痕跡?

紙張是世界上最常見、最有用的材料之一,但與金屬、塑料或其他複合材料相比,紙張非常脆弱,結構失效的門檻較低。換句話說,如果你要在一張紙上摺疊,一定要把它放在正確的位置,因為你一旦折錯了位置,將永遠無法把它恢復過來!


分享到:


相關文章: