牙齿和爪子是动物天生的切割工具,但人类的手和牙都不怎么锋利。所以,人类发明了专门用来切割的工具—刀,并且不断改进制造工艺和切割技术,以求做出更加厉害的切割工具。
黑曜石边沿的贝壳状断口是天然的锋利刀刃
说起“最锋利”的刀具,你可能会想到古人打造的神兵利器,像什么削铁如泥的神剑、吹毛立断的宝刀之类的。然而,锋刃最薄、最锋利的刀其实是一种非常原始的刀具——黑曜石刀!黑曜石是一种天然玻璃,碎裂后断面呈贝壳状断口,有的断口厚度仅3 纳米!在没有冶铁技术的古代中美洲地区,人们就使用黑曜石来制作武器。在现代,黑曜石刀在医学领域被用于解剖那些细微的生物组织。
你知道吗?
切片用金刚石刀的锋刃厚度一般为70~350纳米。
黑曜石刀虽然锋利,但容易碎裂,不适用于人体手术;金属手术刀应对一般手术尚可,但面对细微的器官组织时又显得太钝。为了打造出锋利又耐用的手术刀,人们用上了已知最硬的天然物质—金刚石!金刚石刀的锋利程度可与黑曜石刀媲美,而且足够坚硬耐磨,在眼科手术领域很受欢迎,透射电子显微镜观察用的超薄标本切片也常用金刚石刀切割制成。
刀具很危险,未成年人请在家长的监护下使用,一定要注意安全!
想不到吧?水也可以切东西!水刀,即高压水流切割机,是一种用高压水泵喷出的水流来切割物体的工具。水刀的水流喷射速度可达760 米/秒,具有极高的穿透性,且切割物体时不会因为摩擦产生大量热量,非常适合用来切割那些“怕热”的材料,比如金属、塑料、纸张和纺织品等。
你知道吗?
一般的水刀能切割金属的厚度大约是15 厘米。
超声波刀,是一种刀片以非常高的频率振动的切割工具。振动减少了刀片与被切割物的粘连,极大地降低了切割时的摩擦力,更容易切出平整的切面,所以超声波刀常用于食品加工领域。而且,和电锯之类的切割工具不同,超声波刀的振动频率超出人类的听觉范围,所以工作时几乎没有噪声。
激光刀虽然很厉害,但却不太适合切割高反光性的材料。
虽然人类目前制造的激光刀还达不到科幻电影里嗡嗡作响的光剑那么帅气的样子,但在切割东西上还是有着不俗表现的。激光刀的工作原理是利用激光高度集中的能量来熔化、燃烧或者汽化被切割物,它能在极短的时间内切出高精度的切面,非常适合用来加工精密零件。一些小型化的激光刀还被用于医学领域,让医生能更加准确、快速地实施手术。