撕胶带为何发出“尖叫声”

　　当你从卷筒上撕下胶带时，肯定会听到一种独特的“尖叫声”。现在，一个研究团队揭示了胶带是如何发出这种标志性声音的。相关研究成果2月24日发表于《物理评论E》。

　　荷兰格罗宁根大学的材料科学家Anastasiia Krushynska表示，这项研究结果揭示了胶带发出声音的本质。胶带通常由一条薄薄的塑料带制成，一面涂有黏性胶层，然后缠绕成卷。当你从卷筒上撕胶带时，通常一开始很轻松顺滑，之后时常会卡住。此前，科学家已经研究过这种不连贯的滑动和黏滞现象，发现即使胶带看起来展开得很顺畅，这种滑动和黏滞现象仍然会在微观尺度上发生。

　　此外，在这些微小拉扯的滑动阶段，胶带黏合层中会产生肉眼无法看到的细小裂缝，它们垂直于胶带被拉伸的方向。如今，研究人员将这些裂缝的动态特性与胶带发出的刺耳声音联系起来。

　　沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的物理学家Sigurdur Thoroddsen和同事推测，这种“尖叫声”来自快速移动的裂缝的尖端。为了验证这一假设，他们设计了一个实验，在胶带剥离过程中记录了黏性表面的裂缝及周围空气中的冲击波。他们用力拉扯黏贴在一块两厘米厚玻璃板上的透明胶带。与此同时，一台高速摄像机从玻璃板底部向上拍摄，记录了研究人员剥离胶带时黏合面裂缝的形成过程。另一台超高速摄像机则以每秒200万帧的速度进行拍摄，通过检测这些能够改变空气密度的裂缝，如何使来自两个凹面镜的原本平行的光束发生弯曲，寻找空气中的冲击波。

　　实验发现，裂缝从胶带的一端开始，沿着胶带的宽度方向移动，通常许多裂缝会快速地沿着同一方向连续移动。在裂缝形成并沿胶带宽度方向延伸的过程中，研究人员并未在空气中观测到任何冲击波，这推翻了他们最初的假设。然而，当裂缝到达另一端时，它们会释放出一连串尖锐的冲击波。在实验中，靠近裂缝末端的麦克风最先捕捉到声波脉冲。

　　这些裂缝以超音速移动，这对于它们产生尖锐的声音至关重要。当裂缝形成时，空气会涌入并填满空隙。然而裂缝移动得太快，这些空隙无法立即被填满。因此，空隙中只有部分空气且气压较低。而裂缝移动速度越快，留下的空隙就越大。“我们撕开胶带时听到的是胶带裂缝到达边缘时，这些低压空隙塌陷到周围空气中的声音。”Krushynska说。

　　研究人员指出，更好地了解撕开胶带的力学原理和声学特性，有助于制造出静音胶带。对大多数人来说，撕开胶带的声音只是有点烦人，但对于运输和包装行业的工人来说，撕胶带产生的噪声却是一个持续不断的困扰。

　　（来源：“中国科学报”微信公众号 《撕胶带为何发出刺耳“尖叫声”》）