Nauka na ostro – jak 25 nanometrów ostrza sunie po ludzkiej twarzy

Druk 3D, zaawansowana chemia, nowoczesne techniki rejestracji obrazu i fizyka materiałowa w nanoskali. To tylko część tego, dzięki czemu możemy się gładko ogolić

Codziennie rano 80 osób przychodzi do niewielkiego budynku w Reading pod Londynem tylko po to, by się ogolić. Czekają na nich stanowiska oświetlone bardzo jasnym światłem i mnóstwo kamer, z których część robi zdjęcia z prędkością . To miejsce, w którym rejestruje się to, jak golą się mężczyźni.

A golą się bardzo, bardzo różnie. Jednym zajmuje to 30 sekund, innym nawet 17 minut. Jedni wykonują zaledwie 30 pociągnięć maszynką, inni – 700. Niektórzy przykładają siłę 0,5 niutona, inni potrzebują aż 4 niutonów. Do tego dochodzą zmienne preferencje co do kierunku przesuwania ostrza czy sposobu trzymania maszynki. No i oczywiście różnice indywidualne: grubość i gęstość zarostu, nawilżenie i gładkość skóry, kształt twarzy itp.

Jak golą się mężczyźni? Na specjalnych stanowiskach śledzony jest każdy ruch. Fot. P&G

Zadaniem Centrum Innowacji Procter & Gamble, w którym pracuje się nad produktami Gillette jest analiza tego, co miliony mężczyzn na całym świecie robią rano niemal bezwiednie. Analiza oraz wyciąganie wniosków i wprowadzanie ich do produktów firmy. Właśnie takie obserwacje pokazały, że zazwyczaj mężczyźni znacznie więcej pociągnięć maszynką wykonują po skórze, na której nie ma już ochronnej warstwy pianki. Co zrobić? Gillette w 2016 roku wypuścił na rynek głowice ProShield, które mają dodatkowy pasek nawilżający umieszczony przed ostrzami. Zawiera on politlenki etylenu, polimery o długich łańcuchach, które pod wpływem wody rozprostowują się. W takiej postacie przenoszone są na skórę, gdzie tworzą warstwę chroniącą zarówno przed zadrapaniami, jak i wysychaniem.

Albo te wszystkie dziwne miny, naciąganie skóry i wyginanie głowy przed lustrem. W sumie nic zaskakującego – ludzką twarzą porusza ponad 40 mięśni przyczepionych to niezwykle złożonych struktur twarzoczaszki. Tu pomysłem Gillette na ułatwienie codziennego golenia jest Flexball czyli głowica umożliwiająca ruchy całej główki maszynki w trzech wymiarach i „podążanie” ostrzy za kształtem twarzy.

25 nanometrów ostrza

W ogóle golenie to ciężkie zadanie. Z jednej strony – zarost. Włosy mogą być tak mocne, jakby były wykonane z miedzi. Z drugiej strony wyrastają ze skóry, która na twarzy jest wyjątkowo delikatna, mocno nawilżona i bardzo unerwiona. I, co ma dziś niebagatelne znacznie, jej wygląd jest bacznie obserwowany i oceniany – nawet bezwiednie.

Faktura skóry jest bardzo zmienna. Na górnym zdjęciu skóra na męskim policzku, na dolnym – na karku. Fot. P&G

Podstawą jest więc takie usunięcie włosów, by nie podrażnić skóry. Pierwsza zasada – ostrze musi być naprawdę ostre. Najnowsze ostrza robione przez Gillette mają na krawędzi średnicę zaledwie 25 nanometrów. To mniej, niż ostrze chirurgicznego skalpela. I blisko granicy możliwości fizycznych materiału, bo cieńsza, a więc ostrzejsza krawędź zniekształcałaby się pod wpływem sił wywieranych podczas golenia się.

Badania firmy pokazują, że najlepsze efekty przynosi stosunkowo niewielki nacisk rozłożony równomiernie na skórę. Stąd też koncepcja użycia kilku ostrzy – w nowych główkach jest ich pięć. Co więcej ustawione są w szczególny sposób: każde kolejne jest nieco bliżej skóry od poprzedniego. Dzięki temu pojedynczy włos może być kilkukrotnie przycięty. Doświadczenia pokazały, że optymalny odstęp między ostrzami wynosi 1,05 mm.

Ale i tu pojawiły się problemy. Badanie ultraszybką kamerą wykazało, że cieniutkie ostrza odkształcają się w czasie golenia i cała starannie wyliczona, delikatna konstrukcja brała w łeb. Wprowadzono więc zmianę – od 2010 roku ostrza są wzmocnione w środku ich długości tak, by zachowywały odpowiedni kształt.

Ludzka skóra widziana w skaningowym mikroskopie elektronowym. Widać włosy gładko przecięte ostrzem maszynki. Ich wytrzymałość można porównać z miedzianymi drutami. Fot. P&G

Ultrakamery i druk 3D

Jak można coś takiego wyśledzić? To praca całej niewielkiej armii naukowców i inżynierów. Akurat te gnące się ostrza wypatrzono dzięki maleńkim kamerom umieszczanym na maszynkach, którymi golą się ochotnicy w Centrum Innowacji Gillette.

By rozwiązać problem trzeba było najpierw zaprojektować odpowiednią konstrukcję. Wszystko odbywa się na miejscu – to, co projektanci z inżynierami wymyślą, można szybko przetestować dzięki wydrukom 3D. Najpierw takim koncepcyjnym, które pozwalają ocenić ogólne parametry rozwiązania, a potem wykonanym w technologii o wysokiej odporności – tu uzyskuje się już jedyny w swoim rodzaju działający prototyp maszynki, który może być od ręki poddany testom.

Następnym razem kiedy będziesz się golić oderwij się od myśli o nadchodzącym dniu i czekających cię zadaniach. Zastanów się nad tym, że po twojej twarzy sunie coś, co jest wspólnym dziełem zaawansowanej nauki i technologii.