为什么北方的手擀面比机器做的面更有韧性、更好吃？其中蕴含着深刻的力学原理。

在北方，揉面是做面食、擀面条的关键步骤，一般要半个小时以上，揉完之后再进行切块、擀面等步骤。在揉面的过程中将水与面粉搅拌而成的面团揉成“各向同性”状态，就是说无论从什么方向切下去均具有同等切面的“先进材料”特征（没有孔洞及缝隙等缺陷）。而机器揉面没有使面团达到该状态，其内部隐含较多缺陷，因此机器做的面条很容易断，影响口感。

力学家、中国科学院院士、北京大学博雅讲席教授、中国力学学会副理事长魏悦广

生活中事物的变化，许多情况都能够用力学原理和概念来理解。力学概念的形成是物理与数学知识融合的结晶，它重点关注工程实际和现实生活中的疑难问题，找出其中关键物理要素，用数学方法给出问题答案，基本上可经得起实践检验。严格来说，力学几乎是所有工程学科的理论基础。

现代力学（如跨尺度力学）研究往往与航空航天、现代工业等这样的高科技领域结合更加紧密，因为这些领域已越来越多地注入了先进材料的要素，现代力学研究能有效降低先进材料研究及应用的经验成本。

我和力学结缘40多年，主要从事固体跨尺度力学、弹塑性断裂力学、复合材料力学等研究。

跨尺度力学的优势在于其应用于先进材料研制和应用等领域。传统材料制作时主要考虑宏观方面的因素，例如工艺、混合率、淬火时间及温度等宏观过程因素，很少关注微观特征。先进材料则起始于微观设计及制作，在较大程度上消除了微观缺陷，有效提升了材料的强韧等性能。相较而言，传统金属材料的屈服强度通常是几百兆帕，而采用微结构设计的先进金属材料其屈服强度可以达到传统材料的若干倍甚至10倍以上。

先进材料的涌现、迭代式发展及广泛应用，必将推动未来科技的巨大进步。实践证明，基于先进材料设计制作的产品性能一定是处于同行业的领先地位，其通常是在关键部件的关键部位用到了先进材料，其技术也往往属于“卡脖子”技术。如果我们能够打通先进材料的跨尺度力学原理与制作技术之间的连接通道，那么我们就能够在一定程度上掌握先进材料发展的话语权。

我做跨尺度力学的工作前后有30年之久，在哈佛大学留学时做的研究方向就与之相关，但当时主要是从事理论性的研究。回国后，我将理论与实际工程问题相结合，将理论应用于实际。例如我曾开展过航空发动机叶片热障涂层失效的问题研究。

当发动机处于正常工作的高温状态时，若合金叶片暴露于高温环境就会出现大的变形而影响正常工作。为了使叶片能在高温环境中工作，人们通常给叶片穿上了所谓的热障涂层“外衣”，但这“外衣”怎么才能穿得牢，又成了问题。由于发动机腔体内温度变化无常，涂层和叶片如果粘接得不够牢固很容易脱落。另外，高温气体微颗粒也在不断击打涂层表面，上述因素都可能会导致涂层脱落或断裂等等。

要解决该问题，需要从根本上改进热障涂层的制作工艺，增强界面结合力。由于传统热障涂层材料的基本结构尺度较大，在界面处颗粒与颗粒之间的接触比表面积小，容易脱落，导致传统热障涂层的使用寿命较短。采用先进热障涂层，使用寿命相对于传统涂层有显著提升，跨尺度力学概念在改善热障涂层制作上起了较大作用。过去，制作热障涂层只需一道工序即可完成，虽然效率高，但是未能发挥先进材料的结构特征。我们建议将制作工艺分为两步，先做1/10厚度的涂层，以使粘结界面附近形成纳米化结构，有效增大比表面积，再做其他90%。虽然看似只是增加了一道工序，不涉及复杂抽象的理论，但背后其实是具有相当难度的跨尺度力学理论概念在做支撑。

力学是解决问题驱动的学科，从宏观上、全局上把握问题全貌再作深入研究，针对具体问题凝练物理模型并采用数学方法加以求解。

（光明网记者林佳欣、蔡琳采访，实习生勾璇整理。来源：科普中国-科学报国正当时）

来源: 科学报国正当时

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