非牛顿流体 不可思议的非牛顿流体

在国内的一个亲子节目中，节目组主任给孩子们出了一个难题:如何用口香糖砸开椰子？我看到孩子们把口香糖捏成一个尖尖的锥形，很快就把椰子砸到口香糖里，椰子被砸开了。看到这一幕，你一定认为节目组是对节目效果的虚假实验。事实上，这是一个利用非牛顿流体特性的实验。看完这篇文章，你会豁然开朗，甚至迫不及待地想做这个实验。

牛顿流体VS非牛顿流体

要理解非牛顿流体，首先要知道什么是流体。流体是与固体相对应的物体形态，是液体和气体的总称。它的基本特点是没有一定的形状和流动性。它的流动行为是由粘度决定的，粘度越低越容易流动。

根据粘度特性，流体可以分为两种基本类型:牛顿流体和非牛顿流体。牛顿流体的粘度主要与温度有关，与施加的压力无关。当它被拍打或撞击时，它的粘度不会改变。大多数纯液体如水、酒精和轻油都是牛顿流体。非牛顿流体受到一定的力，如撞击、撞击或踩踏，其粘度会发生变化，或者粘度降低变得更容易流动，或者粘度增加变得像固体一样坚硬。高分子聚合物的浓缩液和悬浮液一般是非牛顿流体，如番茄酱、蜂蜜等。

说到这里，你可能还会觉得有些迷茫，很难区分两者的区别。想象一下用脚踩着盆里的水，你不会觉得水突然变得像固体一样。永远是温柔的水，是牛顿流体。非牛顿流体在受到一定力的作用时，会改变其粘度或流动行为。比如你把水和淀粉按一定比例混合，就会形成非牛顿流体。用手搅拌。是液体。用拳头打，但是看起来像实心的！如果整个游泳池都充满了这种非牛顿流体，那么真的有可能浮在水面上！

非牛顿流体的类型

非牛顿流体可分为非时变非牛顿流体和时变非牛顿流体。前者的粘度与外加压力有关，后者与外加压力时间有关。

非时不变非牛顿流体分为假塑性流体和膨胀塑性流体。

假塑性流体的粘度随着外加压力的增加而降低。比如番茄酱。如果你想把番茄酱从瓶子里拿出来，你会发现很难直接倒出来。那你会怎么做？你会摇晃或撞到瓶子。这样会降低番茄酱的粘度，更容易流动，所以更容易倒出。

膨胀流体的粘度随着施加压力的增加而增加。比如“瓯卜裂”——这是玉米粉和水的混合物，类似于未煮熟的蛋冻。它是一种流动的粘液，突然受到压力就会变得像固体一样坚固。比如用锤子砸，不会溅得到处都是，反而会变强。如果你把它卷在手里，它就会卷成一个硬球，一旦停止滚动，它就会立刻变成流动的液体，从指尖滑出。在这种情况下，这种物质的粘度或流动阻力会随着施加压力的增加而增加。

时变非牛顿流体可分为触变流体和流变流体。触变流体，压力施加的时间越长，粘度越低。比如蜂蜜，不断搅拌可以让它越来越滑。相反，当施加压力的时间越长，流动性流体的粘度越高。比如奶油，越浓越好。

理解非牛顿流体有什么用？

通过理解非牛顿流体，我们可以理解，生活中很多看似不可思议的现象，都可以用科学来解释。比如，为什么口香糖可以敲开椰子？为什么在沼泽里越挣扎越深？因为口香糖是一种非牛顿流体，当突然受到很大压力时，带有尖锥的口香糖会变得像固体一样坚硬，可以砸开椰子。沼泽可以看作非牛顿流体，越搅拌越稀，越容易陷进去。

我们可以利用非牛顿流体的特性来避免一些问题。例如，我们可以避免在某些类型的粘土上建造房屋。因为地震会对这类粘土施加压力，有可能原本看似固体的粘土在压力下粘度降低，变成流动的液体。如果房子建在这种粘土上，会有巨大的安全隐患。

同时，我们可以利用这种流体的特性来不断改进我们的产品。例如，科学家们正在研究使用非牛顿流体来制造液体防弹背心的高性能填充物。显然，这种新产品可能会更好地降低负载，提高安全性能。

生活不缺少美，它只是缺少发现美的眼睛。关注生活中有趣的现象，学会探索和发现，你可能就是下一个科学家。