踩樂高,為何那麼疼?缩略图

踩樂高,為何那麼疼?

樂高積木是全世界最受歡迎的玩具之一,不過它所帶來的回憶卻不總是美好的。如果你也曾不小心光腳踩上過那些散落在地上的樂高積木塊,一定很難忘記這種痛徹心扉的感覺。樂高踩起來是如此之疼,「祝你踩上樂高」甚至都成了可怕的詛咒。小小的塑料玩具積木為什麼會有如此殺傷力呢?

 踩樂高,為何那麼疼?

 一般性的解釋:

      首先,和手指一樣,腳底也是對觸覺和痛覺比較敏感的部位,這對我們感知危險是很有幫助的。如果雙腳感受不到疼痛,那情況才會更糟糕:一些糖尿病患者因為神經病變就會對腳上的痛覺感覺非常遲鈍,他們很容易受傷和感染,但卻無法及時察覺,有時候病變甚至會發展到不得不截肢的程度。

        其次,你把自己的體重(甚至還要加上走路時蹬地的額外作用力)都壓在腳底下樂高積木小小的面積上,由此產生的壓強肯定很要命。不考慮凸起的話,2*2的樂高積木上表面積約有2.5平方厘米[1],體重60千克的人壓上去就能產生2352千帕的壓強。若再算上凸起和分明的棱角,傷害值將變得更高。


踩樂高,為何那麼疼?


為什麼樂高是特別的?

        當然,以上解釋對一切可能和腳底產生親密接觸的小物體都適用。那麼,為什麼人們總是更多地抱怨他們踩到樂高的悲慘經歷呢?相比其他小東西,樂高積木有什麼特別之處嗎?

        樂高玩具比較容易在地板上出沒,這肯定也是一個因素。不過,我們這裡所說的是樂高積木自身的特性。簡單來說,相比其他很多可能會被踩到的日常物品,樂高積木的結實程度可以算得上出類拔萃。它很硬,就算你整個人踩上去,那些牢固的結構和鋒利的棱角也不會發生什麼形變,它們依然會直擊你的腳心。樂高積木似乎只是普通的塑料小塊,但這些塑料零件可擁有了不起的精準度:它們彼此能夠精確契合,既不能太緊,也不能太鬆。據說,這些小磚塊的尺寸誤差可低至0.002 毫米。而要想讓塑料小零件擁有這樣精確的尺寸,生產工藝和材料選擇都大有學問。

        樂高積木的生產過程其實很簡單,只需使用一種叫「注塑機」的加工設備,將塑料加熱熔融成可以流動的熔體,然後快速注入金屬模具中,冷卻之後就可以得到一塊樂高積木了。 

        那麼,樂高積木用的是什麼材料呢?從1963年開始,樂高公司就用一種叫做「ABS」的塑料替代初代版本的材料(醋酸纖維素)來製作這些拼插玩具了。 ABS是現在世界上最常用的五大通用塑料之一,它的化學名稱是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,是利用丙烯腈(Acrylonitrile)、1,3-丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三種單體分子共聚而成的(目前工藝中也有部分ABS為共混型的)。共聚是製造高分子材料的一種常用方法,它的好處是,可以針對材料的不同性能需求選用不同的單體進行共聚,從而得到更加符合人們需求的材料。

        為什麼選ABS?這是因為,ABS的材料特性正好可以滿足製作樂高積木的全部要求。 ABS是注塑工藝的絕佳搭檔,其中的苯乙烯結構在受熱熔融時可以為材料帶來較低的粘度,為注塑生產提供充足的流動性;丁二烯結構的存在會為材料帶來良好的韌性和抗衝擊性能,特別是在低溫下,塑料也不會變的很脆;而丙烯腈分子之間會形成強大的氫鍵作用,從而為材料提供剛性和硬度,這也使材料更加耐腐蝕。除此之外,共聚結構的存在使得ABS材料很難結晶,它在模具中冷卻時不會產生太大的收縮,因此它的尺寸穩定性也很好,做出來的小零件可以保持尺寸高度一致,這一點對拼插玩具而言尤其重要。


踩樂高,為何那麼疼?

        明白了ABS的性質,它給人們帶來的痛楚其實也就不難理解了。疼痛來自局部的壓強,而造成巨大壓強的因素無非有兩點:其一是尖,其二是硬。在註塑過程中,尺寸穩定性好的ABS很好地繼承了樂高模具清晰分明的棱角,因此它的邊緣自然也比較「尖」。 ABS的表面硬度很高,它可以達到邵氏硬度的100度(這是用這種方法測量的最高級別了),超硬型的ABS甚至可以算是塑料中最硬的種類。不僅如此,這些塑料積木塊的強度也很驚人。人們曾專門做過實驗,結果發現,2×2的普通樂高磚塊在被壓垮之前平均可以承受多達4240牛頓的力,這相當於432千克物體的重量[2]。

        理論上說,如果把這樣的小磚塊一個個疊起來,直到最下面的磚塊被壓垮為止,那麼將可以搭起3.5千米高的一座「塔」。當然,這樣的結構實際上很不穩定,不過如果在每一層上多用點磚塊加固,搭起三十多米的樂高塔還是完全沒問題的。

踩樂高,為何那麼疼?

        踩到樂高積木的疼痛大概就是人類敏感的神經與性能優異的高分子材料之間產生的一點小意外。這樣的經歷肯定不會讓人愉快,不過我們從中也可以得到一個好消息:你心愛的樂高積木是如此結實,以至於你根本不用擔心自己把它們踩壞了……