
近一个世纪以来,人们一直用从新泽西州一条秘密河流中收集的泥土来给美国职业棒球大联盟中使用的球去光泽,以提高投手的握力和控制力。现在,一项对“神奇”泥浆流体力学的研究揭示了这种材料的特殊性质是如何产生的。
由Douglas Jerolmack领导的美国宾夕法尼亚大学的研究人员已经证明,摩擦泥由粘土、淤泥、沙子和有机物质组成。粘土、淤泥和有机物有助于使泥浆变得粘稠,而沙子则起到砂砾的作用,增强摩擦,使这种材料“像护肤霜一样流动,但像砂纸一样握紧”。

一个干净的棒球表面(上)和一个用魔泥处理过的棒球(下)的共聚焦激光扫描显微镜图像(绿色)和扫描电子显微镜图像(灰色)
研究小组首先使用流变仪测量泥浆扩散的容易程度,流变仪是一种带有两个旋转板的仪器。通过将泥浆样本放在这些板块之间,研究人员发现粘土和淤泥成分使其易于流动。当应用于棒球时,这意味着泥浆在球的皮革表面形成均匀的,填充孔的涂层。
原子力显微镜显示,泥浆在球上留下了一层粘合层,提高了表面的粘性,帮助投手保持控制。为了评估泥浆的沙质质地,研究人员还制作了一个定制的摩擦计,这是一种模仿人类手指摩擦的设备。这证实了泥浆的粗颗粒增加了表面摩擦力,提供了两倍于未经处理的棒球的抓地力。

魔法泥的不同成分都在增加棒球的粘性和球表面与投手手指之间的摩擦方面发挥作用
尽管美国职业棒球大联盟已经探索了合成替代品,但没有任何替代品能与魔泥中天然混合的增强握力的特性相媲美。Jerolmack的团队强调了这种材料的可持续性,这种材料由潮汐自然补充,并且只少量使用,这为“未来地球启发的材料科学提供了一瞥”。
研究人员还指出,摩擦泥中的粘性和砂砾元素的结合可能会带来新的应用,例如作为天然摩擦剂来改善车辆在湿滑表面上的牵引力,或者作为建筑材料的可持续粘合剂。


