▶辣椒表面褶皺的形成原因

   其實和人會衰老、面部產(chǎn)生皺紋一樣，植物因為各種各樣的原因，也會在表面產(chǎn)生褶皺。辣椒表面的褶皺便吸引了科學(xué)家們探索其中的奧秘。

   辣椒因為干燥產(chǎn)生褶皺是日常生活中常見的現(xiàn)象，但是如果要細細分析為什么會產(chǎn)生這樣復(fù)雜的褶皺，并不是一件簡單的事情。

   近期，我國科學(xué)家利用數(shù)學(xué)物理等相關(guān)的知識，進行了環(huán)形核殼結(jié)構(gòu)物質(zhì)表面復(fù)雜形貌的演化實驗與一系列的理論計算來解釋辣椒表面褶皺的成因。

   隨著不斷的生長，很多辣椒長成了彎曲的環(huán)形結(jié)構(gòu)，再加上辣椒內(nèi)部空心，研究者將辣椒歸類為環(huán)形核殼結(jié)構(gòu)物質(zhì)。

   研究者表示辣椒表面的褶皺受到很多內(nèi)在和外在因素的共同影響。而幾何結(jié)構(gòu)是影響辣椒表面褶皺的重要物理因素。

   在幾何結(jié)構(gòu)中，環(huán)形核殼結(jié)構(gòu)物質(zhì)的曲率是最典型的特征。環(huán)形結(jié)構(gòu)包含著變化的曲率，有正、負和零高斯曲率，這些變化的曲率會影響辣椒在生長過程中形態(tài)的變化，進而會誘導(dǎo)產(chǎn)生辣椒表面復(fù)雜的褶皺。

   為了研究褶皺的成因，研究者采用了有限元的方法，將辣椒整體剝離為表層的殼單元與內(nèi)部的軟芯單元。

由于在辣椒生長過程中會發(fā)生脫水等行為，因此會導(dǎo)致辣椒表面和內(nèi)部的力學(xué)性能不同，進而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的彎曲形變，發(fā)生表面層和基底的應(yīng)變失配。在辣椒的環(huán)面結(jié)構(gòu)中，曲率是不斷變化的，由此會導(dǎo)致辣椒整體的應(yīng)力分布不均勻，進而導(dǎo)致辣椒對稱破壞�？偨Y(jié)說來，就是辣椒內(nèi)外受力不同，在內(nèi)外結(jié)構(gòu)的拉扯中，辣椒就漸漸改變了形狀。

   我們到此就解決了辣椒為什么會隨著干燥發(fā)生形變這個問題，但是不同的辣椒，褶皺各不相同。要解決這個問題，還得接著分析辣椒的結(jié)構(gòu)。

   通過非線性環(huán)殼力學(xué)模型發(fā)現(xiàn)細長的結(jié)構(gòu)物體更容易在內(nèi)環(huán)形成褶皺，而小孔的環(huán)形結(jié)構(gòu)中褶皺更容易在外環(huán)形成。同時，物體的硬度也會影響形貌。在較軟的環(huán)殼中，容易產(chǎn)生酒窩狀的凹陷形貌。在較硬的環(huán)殼中，更容易產(chǎn)生雙向條紋或螺旋狀的褶皺形貌。

   這個研究結(jié)果不僅僅解決了辣椒褶皺的問題，研究者構(gòu)建的理論模型也適用于其他形狀略有不同的東西上，可以幫助預(yù)測物體在不同條件下形貌的變化，有助于指導(dǎo)基于褶皺形貌調(diào)控的產(chǎn)品形狀設(shè)計工作的開展。

▶辣椒褶皺和辣度的關(guān)系

   影響辣椒辣度的重要因素是辣椒中辣椒素的含量。辣椒素含量越高，辣椒越辣。辣椒的褶皺則和辣椒中的木質(zhì)素有關(guān)，木質(zhì)素越高的辣椒越硬挺，褶皺越少，反之則發(fā)皺。

   這么看來，辣椒素決定辣度，木質(zhì)素決定褶皺，好像二者各司其職，互不影響？實際上，這兩者的合成過程中，還存在著互相影響的關(guān)系。

   辣椒素的合成過程中需要酚類物質(zhì)。研究表明，辣椒中的過氧化物酶能將合成辣椒素的酚類物質(zhì)氧化分解產(chǎn)生木質(zhì)素的合成�？梢�，辣椒辣度和硬度是此消彼長的關(guān)系。過氧化物酶的活性越低，木質(zhì)素的含量越低，辣椒褶皺越多，辣椒素的含量會更多，吃起來會更辣。原來，看起來飽經(jīng)滄桑的辣椒，殺傷力可一點沒有削減。

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