奇妙的“非牛顿流体”

叶影

它，一个像鼻涕一样的流体。作为趣味实验界的新晋网红，它频繁出现在各大综艺节目和科学实验秀的表演现场。在观众们的印象中，它是坚硬和软弱的结合体，“性格”是吃软不吃硬。在各类科学表演中，它屡创奇迹：子弹打不穿、电钻钻不透，不仅可以用于徒手开椰子，还可以用于表演轻松水上漂这类武功绝学。它的名字听上去有点高端，我们称其为“非牛顿流体”。从科学的角度解释，牛顿流体是符合牛顿剪切定律，即粘度是常数的流体;非牛顿流体则是不符合牛顿剪切定律，即粘度不是常数的流体。一般来说，非牛顿流体的形态介于液体和固体之间，它不仅仅局限于液体，也可以是固体。

也许你还是有点丈二和尚摸不着头脑。那么我们换一种更通俗易懂的说法。事实上，在我们的日常生活中，除了水和空气，绝大部分的流体都是非牛顿流体，例如番茄汁、淀粉液、蛋清、苹果浆、牛奶、面团、果冻、牙膏、胶水等，包括我们血液细胞里的“半流体”都属于非牛顿流体。

一般的非牛顿流体的特别之处在于它有粘度，而且粘度还会变化。当表面没有压力时，它像液体一样柔软;当受到压力时，它就会产生粘度，流体的粘度会因受到的压力或速度不同而变化。压力加大，则粘度增强，这就导致在压力极强的情况下，非牛顿流体会暂时变成固体，正所谓遇强则强。

但并不是所有的非牛顿流体都有上述性质。非牛顿流体的种类有膨胀性流体、假塑性流体等等，只有膨胀性流体才有上述性质，因此它又称为剪切增稠流体，淀粉溶液就是一种膨胀性非牛顿流体。但假塑性流体表现刚好相反，它“遇强则弱”，又称为剪切稀化流体，巧克力、酸奶等都属此类。

当我们用铁锤搥打清水时，铁锤可以顺利击穿水面。而遇上玉米淀粉溶液，就没那么容易了，因为越是用力搥打它，接触面会因压力大而增加粘度，就越无法击穿它，甚至连子弹都做不到。像玉米淀粉液这类膨胀性非牛顿流体受到击打的速度越快力量越大，它反弹的力也就越大。

在膨胀性非牛顿流体的助力下，开椰子、水上漂都不是梦。接下来，我们就通过两个趣味实验去一探究竟。

实验一：口香糖开椰子

在实验节目《加油！向未来》中，几块普通的口香糖大显神威，竟然把需要借助开椰器才能打开的坚硬椰子给打开了。此刻你一定觉得不可思议，那么一起来试试吧！

第一步：准备几片条状或片状的口香糖，將其捏成下大上小的形状，放在桌上。

第二步：把一只坚硬的椰子对准口香糖小的那头使劲砸。神奇的事情就发生了，口香糖会像钉子一样嵌进椰壳中，椰子被软软的口香糖砸出个洞，拿出口香糖，清甜的椰子水汩汩流出，而口香糖的形状变化却不大。

用口香糖开椰子时，力量要大，速度要快，拿起椰子对着口香糖用力砸，无需担心口香糖会被砸扁，只要够用力，速度够快，开椰子的成功率会非常高。原因嘛，就在于口香糖也是一种膨胀性非牛顿流体。

实验二：轻功水上漂

各大综艺节目频频上演的轻功水上漂，同样也得益于非牛顿流体。实验步骤简单，实验材料也很常见，只需一个容器，儿袋玉米淀粉，一桶水即可完成。

第一步：准备一个容器，倒入水和玉米淀粉，玉米淀粉和水按照2：1的比例混合，要把它搅拌至粘稠状但还能缓慢流动的模样就可以了。

第二步：把手缓慢地伸进搅拌好的溶液当中，软乎乎、黏糊糊的淀粉溶液会沾满手;而握拳快速击打时，它又像一块坚硬的石头。

通过实验我们不难发现，玉米淀粉液就是一种非常典型的非牛顿流体。在综艺节目中一般会有一个装满玉米淀粉液的超大池子，只要你跑得度够快，你完全可以表演“轻功水上漂”。但如果双脚站着不动，那你很快就会沉到池子里。

有人已经利用膨胀性非牛顿流体的这个“倔脾气”，研制成功了“非牛顿流体”防弹衣，它比老式防弹衣舒适柔软，且防弹性能也更加优秀。相信在未来，非牛顿流体会被更多地呈现在各个领域，给我们带来更多惊喜！