奥利奥饼干也可以用来研究流变学吗？美国麻省理工学院（MIT）的研究团队在近日发表的论文中，尝试扭出一个内馅均匀分布的夹心饼干。
研究团队利用实验室流变仪，测试了扭动速度、奶油夹心量和奶油口味等因素对饼干扭开后奶油分布情况的影响。他们将这一研究称为“奥利奥学”（Oreology）。经过一系列严谨的实验，他们的“完美分布饼干”以失败告终。
但是，这篇论文却“成功”了。该研究近日发表于流体力学期刊Physics of Fluids的特刊中，第一作者为MIT机械工程博士生Crystal Owens。
扭一扭，做实验
这并不是科学家第一次关注如何“扭”饼干。早在2016年，普林斯顿大学的一项研究首次提到，在扭开奥利奥饼干时，奶油夹心几乎总是从一侧脱落，很难让它同时粘在两片饼干上。
夹心不能完美分开，只是因为“手抖”吗？
Owens团队认为，奥利奥这种形似三明治的夹心饼干，可以被看做是一个完美的平行板流变仪模型。在这个模型中，流体（奶油夹心）置于两个平行板（饼干）之间。当扭动饼干时，奶油夹心会变形、扭曲，直至最终断裂，导致整块夹心饼干被分成两部分。
那么，奶油夹心从哪一侧脱落，到底受哪些因素影响呢？
为了一探究竟，Owens团队在实验中控制了3个不同变量，分别是扭动饼干的速度、奶油的量和奶油的口味。
实验证明，与奶油有关的两个因素并不会影响夹心的完整脱落。但旋转速率对随之产生的压力的影响呈指数增长——更快的扭动会导致更大的压力和破坏力。
然而，真正决定扭开饼干时奶油夹心分布状况的，还是饼干和奶油之间既有的黏附水平，甚至包括饼干在包装中的摆放位置等。
例如，他们发现，量贩式的家庭装饼干中，夹心会更容易附着在远离边缘的那一侧饼干上。
在家也能研究流变学
Owens团队的这次实验，可以说是流变学与食品科学之间跨学科研究的一条新思路。除了奶油可以被看做是流动的液体，芝士、奶酪、蛋黄酱、豆油等都可以被当做流变研究的案例。
Owens团队认为，饼干夹心的流体现象值得更进一步的研究。为此，他们创造了一个简单的3D打印仪器——Oreometer。
Oreometer不需要其他能量来源，仅需包括硬币和橡皮筋在内的价值6美元（约合人民币40元）的材料，即可扭动奥利奥饼干及类似的圆形样品。
为了方便使用，Owens将3D打印方法和使用指南分享在GitHub上。任何人都可以打印一台自己的Oreometer。
这一有趣的实验吸引了不少网友的关注。有网友称他们的研究配得上一个搞笑诺贝尔奖，也有网友评论戏言，果然“吃”这一话题在各个学科领域都能引起共鸣。
针对这些说法，论文作者之一、MIT学生Max Fan说：“我们做这个实验的目的，主要是想激发人们的动手能力和积极性，引导大家多去观察生活、体验生活。或许这其中就隐藏着一些微妙的物理知识。”
研究团队希望以此为契机，吸引更多人通过饼干等生活中常见的物品，创造类似的简易模型，对大众陌生的流变学变成有趣的科普。
Owens团队的灵感起始于新冠大流行之初，彼时许多研究人员因为疫情原因无法进出实验室。
他们指出，从科学的角度讲，研究饼干给科研人员的实验过程增加了趣味；从生活的角度讲，这也拉近了科学与大众的距离，给了人们了解科学、走进科学的信心。
就像Owens在文中提到的，虽然饼干可能缺乏营养，但它们为科学研究提供了丰富的主题。（刘子萌）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1063/5.0085362
