在近日發表於《軟物質》（Soft Matter）期刊上的一篇文章中，一支荷蘭科學家團隊介紹了如何通過 3D 打印技術，來製作口感最脆的巧克力。儘管每個人品嘗巧克力的習慣不盡相同，但這種材料其實有着相當獨特且微妙的風味與質地之分。甚至巧克力專家必須像鐵匠那樣精確地控制加熱與冷卻工序，以最終形成完美的可可脂晶格結構。
視頻封面（來自：Innovation Exchange Amsterdam / YouTube）
在接受《化學世界》（Chemistry World）採訪時，物理學家兼巧克力店老闆 Richard Tango-Lowy 提到了這種六相多晶型晶體。它會在發出噼啪聲后融化，而不是直接碎裂掉，並賦予高端巧克力以令人愉悅的光澤。
然而這樣一枚經過適當調溫的巧克力，可能要耗費數周的時間來製作。更別提 V 相晶體本身不太穩定，很容易隨着時間的推移而降解為無光澤的 IV 相晶體。
Pre-finalist of the Amsterdam Science & Innovation Award Corentin Coulais（via）
為了追求這種優質的口感，來自阿姆斯特丹大學的超材料與 3D 打印專家們，已經得出了相當深入且細緻的結論。研究出發點基於一個合理的設想 —— 大多數人都喜歡在咬巧克力時發出的噼啪聲，且越多越好。
然後他們開始嘗試設計出能夠最大化這些“破裂事件”（fracture events）的巧克力形狀，並發現螺旋狀有着充足的設計與調整裂紋點的機會 —— 具體取決於你下嘴（咬合）時的方向。
研究配圖 – 1：可食用機械超材料的各向異性分析
通過將一系列形狀設計放在測試板面上，並對每個人的咬合聲音進行記錄。不出所料的是，更多的螺旋繞組、就能夠產生更多聽得見的噼啪聲，且測試參與者能夠對此加以區分。
總結就是，巧克力的整體感官評級 —— 比如可感知到的裂紋數量 —— 與力-位移曲線測量的裂紋數量呈正相關。
接着他們開始嘗試最大化這種各向異性結構 —— 設計出在某個方向上相對堅固、但另一方向更脆和容易開裂的一系列其它有趣的圖案。
研究配圖 – 2：具有可調裂紋數量的可食用機械超材料
據說為了製造研究所需的巧克力，該團隊必須通過 3D 打印機來完成這項間距的材料準備工作。同時確保巧克力經過適當的回火，以最大限度地形成這些珍貴的 V 相晶體。
具體操作是將巧克力加熱至 45 °C（113 °F）以破壞所有晶體，然後冷卻添加預調的固體顆粒，以播撒有利 V 相晶體形成的條件，直至降溫至 34 °C（93 °F）—— 這也是 V 相晶體的熔點。
研究配圖 – 3：不同各向異性的拓撲優化設計
此時可將巧克力裝入容器、使之維持 32℃（90℉），然後將形狀逐層打印至 12℃（54℉）的底板上。在需要為下一層打印做準備的時候，還可藉助風扇循環空氣、以使巧克力儘快凝固。
不過這項工作也不是一帆風順，比如巧克力很容易在管道中結晶。因此隨着打印線粗細的變化，機器必須經過一次次重新校準。而且隨着打印的進行而變厚，每次都需要對壓力和速度進行重大調整。
更別提每次啟停時，噴嘴上都會留下不一致的巧克力液滴，這進一步增加了任何控制樣品均勻度的嘗試難度。