中国科学技术大学研究发现，撕胶带时的尖叫声源于粘合层中的超音速断裂。这些断裂导致空气在胶带边缘猛烈塌陷，产生了一系列微型音爆。
生活中有很多习以为常的小事，比如水会打湿东西，重力产生吸力，而当你撕开透明胶带时，它会发出尖叫。这种尖叫声背后的原理现在终于被揭开了。由中国科学技术大学的Er Qiang Li领导的物理学家团队，利用超高速摄像机和灵敏的麦克风，记录了普通的Scotch透明胶带从玻璃上撕离时的真实过程。
这个问题的答案具有很强的技术性，那种尖叫声其实是一连串微小的冲击波，当超音速裂纹在胶带粘合层中迅速蔓延并到达边缘时，这些冲击波就会爆发出来。简而言之，你手中普通的自粘胶带在撕开时正在发射微小的音爆。实际上，胶带的噪音问题已经困扰了科学家几十年。2010年，物理学家观察到机械波沿胶带传播，并推测尖叫声源于此。2014年的研究则将声音与裂纹联系起来，但未能查明确切的机制。
为了彻底解决这个谜题，Er Qiang Li和他的同事们观察了19毫米宽的胶带在撕离时的细节。当你撕胶带时，它并非平滑移动，而是一种被称为粘着-滑动的跳跃式模式。粘合剂会先顽固地粘在表面一瞬间，当拉力克服粘合力后，它会突然松开，这种过程在撕开过程中不断重复。
在每一个滑动的阶段，粘合层内部都会发生微观层面的剧烈变化。它并非在整个宽度上均匀剥离，而是以极窄的带状形式从胶带一侧边缘向另一侧横向撕裂。Er Qiang Li和团队发现，这种被称为横向断裂的现象正是胶带发出尖叫的关键。他们使用了两台麦克风和两台高速摄像机，其中一台摄像机通过纹影成像系统捕捉周围空气中的扰动。
这些断裂之所以不寻常，是因为它们的速度极快。研究人员记录到的断裂速度在每秒250到600米之间。相比之下，室温下空气中的声速约为每秒342米。这意味着，某些裂纹在粘合层中跨越的速度接近声速的两倍。由于裂纹移动过快，会在胶带和玻璃之间留下一个短暂的局部真空口袋，空气来不及填充。这个口袋随裂纹移动直到边缘，随后空气急速涌入，导致口袋突然塌陷。
这种空腔的突然塌陷向空气中发射了微弱的冲击波。这些孤立的冲击波移动速度略高于声速，约为每秒355米，虽然声音微弱，但其驱动机制与音爆类似。通过比较两个麦克风接收声音的时间差，研究人员确认每个冲击波都起源于胶带边缘，而不是沿着裂纹长度产生的。
研究人员总结认为，虽然胶带中传播的弹性波也可能产生声音，但成像结果明确显示，这一连串微弱的冲击波压倒了其他所有声源。这意味着，你不需要成为超音速飞行员就能突破音障，只需要找卷胶带用力撕开就行。
本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。
