奇妙的“非牛頓流體”

葉影

它，一個像鼻涕一樣的流體。作為趣味實驗界的新晉網(wǎng)紅，它頻繁出現(xiàn)在各大綜藝節(jié)目和科學(xué)實驗秀的表演現(xiàn)場。在觀眾們的印象中，它是堅硬和軟弱的結(jié)合體，“性格”是吃軟不吃硬。在各類科學(xué)表演中，它屢創(chuàng)奇跡：子彈打不穿、電鉆鉆不透，不僅可以用于徒手開椰子，還可以用于表演輕松水上漂這類武功絕學(xué)。它的名字聽上去有點高端，我們稱其為“非牛頓流體”。從科學(xué)的角度解釋，牛頓流體是符合牛頓剪切定律，即粘度是常數(shù)的流體;非牛頓流體則是不符合牛頓剪切定律，即粘度不是常數(shù)的流體。一般來說，非牛頓流體的形態(tài)介于液體和固體之間，它不僅僅局限于液體，也可以是固體。

也許你還是有點丈二和尚摸不著頭腦。那么我們換一種更通俗易懂的說法。事實上，在我們的日常生活中，除了水和空氣，絕大部分的流體都是非牛頓流體，例如番茄汁、淀粉液、蛋清、蘋果漿、牛奶、面團、果凍、牙膏、膠水等，包括我們血液細胞里的“半流體”都屬于非牛頓流體。

一般的非牛頓流體的特別之處在于它有粘度，而且粘度還會變化。當表面沒有壓力時，它像液體一樣柔軟;當受到壓力時，它就會產(chǎn)生粘度，流體的粘度會因受到的壓力或速度不同而變化。壓力加大，則粘度增強，這就導(dǎo)致在壓力極強的情況下，非牛頓流體會暫時變成固體，正所謂遇強則強。

但并不是所有的非牛頓流體都有上述性質(zhì)。非牛頓流體的種類有膨脹性流體、假塑性流體等等，只有膨脹性流體才有上述性質(zhì)，因此它又稱為剪切增稠流體，淀粉溶液就是一種膨脹性非牛頓流體。但假塑性流體表現(xiàn)剛好相反，它“遇強則弱”，又稱為剪切稀化流體，巧克力、酸奶等都屬此類。

當我們用鐵錘搥打清水時，鐵錘可以順利擊穿水面。而遇上玉米淀粉溶液，就沒那么容易了，因為越是用力搥打它，接觸面會因壓力大而增加粘度，就越無法擊穿它，甚至連子彈都做不到。像玉米淀粉液這類膨脹性非牛頓流體受到擊打的速度越快力量越大，它反彈的力也就越大。

在膨脹性非牛頓流體的助力下，開椰子、水上漂都不是夢。接下來，我們就通過兩個趣味實驗去一探究竟。

實驗一：口香糖開椰子

在實驗節(jié)目《加油！向未來》中，幾塊普通的口香糖大顯神威，竟然把需要借助開椰器才能打開的堅硬椰子給打開了。此刻你一定覺得不可思議，那么一起來試試吧！

第一步：準備幾片條狀或片狀的口香糖，將其捏成下大上小的形狀，放在桌上。

第二步：把一只堅硬的椰子對準口香糖小的那頭使勁砸。神奇的事情就發(fā)生了，口香糖會像釘子一樣嵌進椰殼中，椰子被軟軟的口香糖砸出個洞，拿出口香糖，清甜的椰子水汩汩流出，而口香糖的形狀變化卻不大。

用口香糖開椰子時，力量要大，速度要快，拿起椰子對著口香糖用力砸，無需擔心口香糖會被砸扁，只要夠用力，速度夠快，開椰子的成功率會非常高。原因嘛，就在于口香糖也是一種膨脹性非牛頓流體。

實驗二：輕功水上漂

各大綜藝節(jié)目頻頻上演的輕功水上漂，同樣也得益于非牛頓流體。實驗步驟簡單，實驗材料也很常見，只需一個容器，兒袋玉米淀粉，一桶水即可完成。

第一步：準備一個容器，倒入水和玉米淀粉，玉米淀粉和水按照2：1的比例混合，要把它攪拌至粘稠狀但還能緩慢流動的模樣就可以了。

第二步：把手緩慢地伸進攪拌好的溶液當中，軟乎乎、黏糊糊的淀粉溶液會沾滿手;而握拳快速擊打時，它又像一塊堅硬的石頭。

通過實驗我們不難發(fā)現(xiàn)，玉米淀粉液就是一種非常典型的非牛頓流體。在綜藝節(jié)目中一般會有一個裝滿玉米淀粉液的超大池子，只要你跑得度夠快，你完全可以表演“輕功水上漂”。但如果雙腳站著不動，那你很快就會沉到池子里。

有人已經(jīng)利用膨脹性非牛頓流體的這個“倔脾氣”，研制成功了“非牛頓流體”防彈衣，它比老式防彈衣舒適柔軟，且防彈性能也更加優(yōu)秀。相信在未來，非牛頓流體會被更多地呈現(xiàn)在各個領(lǐng)域，給我們帶來更多驚喜！