您是否曾对水、牛奶等日常液体与牙膏、淀粉糊糊在本质上的巨大差异感到好奇？实际上，这一现象背后揭示了牛顿流体与非线性流体的科学奥秘。接下来，让我们共同揭开这一神秘面纱。
牛顿流体的特性
牛顿流体包括了水、牛奶、果汁等我们日常生活中常见的液体。此类流体具有一个显著特点，即在相同的温度和压强条件下，其黏度不会因外力作用而改变。例如，无论是缓缓倒出瓶子中的水，还是用力挤压瓶子挤出水分，水的黏度几乎保持不变。这一现象是因为水的剪切应力和剪切应变率之间存在正比关系。经过科学家们的大量实验，这一特性得到了精确的证实。
牛顿流体的这一特性使其在多个领域得到广泛应用。在化学工业领域，其稳定的黏度特性有助于精确调控反应过程。以制药行业为例，在涉及水作为溶剂的药物配制中，这一特性使得能够精确调节各成分的比例及混合效果。
非牛顿流体概述
非牛顿流体的粘度会随外力变化而变动，与牛顿流体特性相异。该流体可大致分为三类：剪切增稠型、剪切稀化型和宾汉型。这种分类是基于科学家们对各类流体在受力后粘度变化特性的归纳总结。
非牛顿流体在自然及工业领域广泛存在。血液等生物体内液体表现出非牛顿流体的特征。工业中，涂料和油墨等物质亦属此类流体。其独特性质使得这些物质在应用时能更贴合工艺要求。
剪切增稠流体
剪切增稠流体，亦称作胀流性流体，其显著特性在于施加外力后黏度会相应增加。在日常生活中，玉米淀粉与水的混合物是此类流体的一个典型例子。当以1:1.25至1:1.3的比例将水和玉米淀粉相混合时，所形成的淀粉糊便呈现剪切增稠的特性，属于非牛顿流体。
轻轻搅动此淀粉状物时，施加的力量微弱，其粘稠度亦不高，搅拌过程颇为顺畅。然而，若猛然施以重拳，该物质承受强烈冲击后，粘稠度会急剧上升，质地变得坚硬。许多新型防护装备正是基于这一特性设计，可在遭受冲击时迅速硬化，从而增强防护效果。
剪切稀化流体
剪切稀化流体与剪切增稠流体性质相反，受力增加时，其黏性降低，变得更为稀薄。然而，牙膏在挤压时虽然会流出，却并非属于剪切稀化流体。假如牙膏是剪切稀化流体，那么用力挤压时应当更容易挤出，但实际情况并非如此。
工业领域广泛使用油漆作为剪切稀化介质。施工过程中，借助刷子或喷枪施加外力，油漆黏度降低，从而实现物体表面的均匀涂覆。外力一旦停止，油漆黏度即刻回升，有效防止流淌现象。
宾汉流体特点
宾汉流体与先前讨论的剪切稀化流体存在差异。在没有外力作用或外力较微弱时，宾汉流体展现出类似固体的性质；然而，一旦外力超过某一临界点，其流动性便会迅速显现。牙膏便是这种流体的典型代表。
牙膏在常规储存与搬运过程中承受的外力微弱，表现出固体的特性。然而，一旦受到挤压，牙膏便会呈现粘稠液体的特性，流出体外。值得注意的是，外力一旦消失，牙膏便不会持续流出，从而避免了对周边环境的污染。在建筑领域，混凝土在某种程度上也展现出宾汉流体的特性，这有助于施工过程中的操作和成型。
彩条牙膏的奥秘
根据宾汉流体的特性，我们可以解释彩条牙膏中彩条自动分离的现象。在外力缺失或力度不足的情况下，各色彩条如同固体般，彼此不交融。在牙膏被挤压时，尽管牙膏具备流动性，其黏度依然较高，从而在牙刷上以独立彩条的形式呈现。
彩条牙膏的外观设计不仅迎合了审美需求，同时也展示了科学原理的巧妙运用。在生产环节，各种颜色的牙膏经过精确调控，确保其在管内实现有效隔离，同时挤出时能形成鲜明的彩条图案。生活中还有哪些物质属于非牛顿流体？欢迎在评论区分享您的发现，并记得点赞及转发本篇文章。
