小心纸张“刺客”

一张纸的攻击力或许很低，但绝对存在——尤其是在它的边缘快速划过手指的时候。皮肤不是应该比厚度只有几微米的纸张更厚更坚固吗？纸张为何会成为割伤手指的“刺客”呢？来自丹麦技术大学和挪威奥斯陆大学的科学家分析了这些割伤事件发生的规律，并找到了纸张家族中最容易变成“刺客”的危险分子。本期，让科学家们为你讲讲纸张割伤手指背后的原理吧！

可别小看一张纸，如果将一张纸片装在电锯上，让它高速转动，它甚至可以切割开一块厚度为1厘米的木板。纸张“刺客”最常“攻击”的位置是我们的手指。如果我们用显微镜观察纸的边缘，会发现它其实不是平整的直线状，而是像锯子一样的锯齿状。所以手指被纸刮到的时候，皮肤会像被锯子锯过一样，留下锯齿状的伤口。而且，手指上的神经末梢数量远超人体其他部位，因此哪怕被割破一个浅浅的小伤口，我们也会有较强的疼痛感。

生活中，我们似乎很难避免被纸张割伤。信纸和书籍的纸张都有可能割伤我们的皮肤，但其他类型的纸张，如薄薄的抽纸或较厚的明信片，则不太可能割伤我们。这是为什么呢？

丹麦技术大学和挪威奥斯陆大学的科学家做了实验，用明胶制作了手指模型，还收集了各种不同厚度的纸张样本，用它们进行了一系列切割测试。这些纸张包括打印纸、书页、名片等，它们的厚度在30微米到220微米之间。研究人员发现，在相同的切割角度下，用较厚的纸，如名片切割明胶时，只会让明胶凹陷下去，不会切开明胶；换用薄一点的纸，如打印纸、书页时，能够切开明胶；但当换用更薄的纸，如纸巾时，纸不仅没能切开明胶，而且被明胶压弯了。此外，他们还测试了不同切割角度下，用纸切破明胶手指的难易程度。结果发现，当纸和明胶表面的切割夹角越小，越容易切开口子。

为什么在相同切割角度下，打印纸、书页这种厚度的纸更容易切开明胶手指呢？这是因为在切割过程中，纸施加给明胶手指的所有力都集中在纸和明胶手指之间的接触表面上。而纸越薄，它与明胶手指间的接触面积就越小，从而导致明胶手指在单位面积上所受的力更大。那为什么当纸过薄的时候，又切不开明胶手指了呢？这是因为越薄的纸强度越低，当其自身承受不了所施加的力时，便会发生弯曲，这在工程力学上叫作“屈曲”，即柱子或横梁等结构在承受过大的压缩负荷时，突然发生弯曲或形变的情况。

只有当一张纸能够给皮肤的最大压力是刚刚能够切开皮肤，却又恰好不至于发生屈曲时，这种厚度的纸才是最容易划伤手指的纸。最后，研究人员算出结论——厚度为65微米的纸最容易造成割伤。生活中，许多点阵打印机用纸的厚度刚好是65微米。

找到“最危险”的纸之后，研究人员想：既然纸片能割破手指，是不是也能用来切东西呢？于是，他们做了一把用纸做刀刃的小刀。研究人员通过3D打印制成纸刀的刀身，用磁铁固定作为一次性刀刃的纸片。通过实验，研究人员发现只要找到合适的切割手法，纸刀就能切开苹果、黄瓜、辣椒等蔬果，甚至还能切开鸡肉。不过，同学们千万不要模仿研究人员的行为，以免割伤自己哟。

在我们的印象里，纸十分脆弱，被火烧会化为灰烬，被水打湿会变得脆弱，被轻轻一撕就会裂开……然而纸张有时候也会成为伤人的“刺客”，甚至纸穿上科技的“外衣”后，还能抵挡水、火的攻击。如：在纸张表面涂上树脂、乳胶、石蜡或聚乙烯等材料制成的特殊涂层，就能防止水分子渗透到纸张内部，从而使纸张获得防水性能；防火纸在包装、建筑等领域都有广泛的应用，采用了与普通纸不一样的植物纤维材质或者矿物纤维材质制成，并且在纸张内部添加了阻燃剂，这些阻燃剂能够在纸张纤维之间形成阻隔，防止火焰的传播。相信未来，纸张“刺客”能在我们的工作生活中派上更多用场。

（注：本文根据科普中国、新华社、果壳、环球科学等微信公众号登载的文章整编。）