看似柔软的口香糖,居然能将坚硬的椰子打出一个洞。椰子的坚固程度咱们都知道,用坚硬的菜刀都不能一下劈开。
但软和的口香糖却能将椰子壳一下击穿,那么口香糖的什么特性让它能够以柔克刚?本期子牙童趣知识局就来带大家了解,神奇的非牛顿流体。
以柔克刚的口香糖
画面中的博主正将一块嚼过的口香糖捏成一个锥形摆在桌子上,随后他拿出了一个大号的椰青。只见他用力将椰子往口香糖砸去,随着一声闷响。
坚固的椰子壳居然被柔软的口香糖给钻出一个洞来,椰汁潺潺流出。那么,这种神奇的现象有着怎样的原理呢?原来这和口香糖的结构:非牛顿流体有关。
非牛顿流体是一种吃软不吃硬的结构,简单来说就是它在短时间所受到的力越强,它本身的强度也就越高,这也是为什么它能把椰子戳穿的原因。
而当压力正常的时候,比如咱们平时嚼口香糖的时候,非牛顿流体就又软了回去。现实中类似的物质除了口香糖还有很多,比如牙膏、油漆、浆糊,这些都属于非牛顿流体。
不信的话咱们可以做一个小实验,拿锤子用力去砸一块水分较多的面团,在砸中的瞬间面团就会像水泥一样坚固,甚至还会碎裂开来。
但下一秒面团就恢复了软乎乎的样子,飞溅的坚硬碎块也会重新变成湿润柔软的面浆。这就是非牛顿流体的神奇特性。
那么非牛顿流体是怎样形成的呢?咱们平时在生活中要怎样做出一坨非牛顿流体呢?
非牛顿流体有哪些
咱们之前列举出的非牛顿流体,比如面团浆糊之类的东西,都有一个统一的特点,那就是它们都属于含水量不高不低的,黏糊糊的半液体。
非牛顿流体其实是一个相当广义的概念,咱们本期的主角口香糖属于非牛顿流体中的切力增稠流体。
这个名称虽然听上去很难懂,但通俗的讲,就是这种流体所受的外力越大,粘稠度也就越大。当外力大到一定程度的时候,接触部分的粘稠度就会提升到固体一样的水平。
除了切力增稠流体之外,还有一种叫做胀流性流体的非牛顿流体。比如海滩的沙子、湿润的泥土等。
经常在海边玩的朋友可能会发现,湿沙子反而比干沙子好走,这就是胀流性流体以柔克刚的表现。虽然这种玩意也会受力变硬,但它变硬的原理和口香糖完全不同。
简单说一下胀流性流体的原理,一坨湿润的沙子的内部结构,相比于干沙子来说是十分紧凑的,但这些沙粒之间有水分润滑,因此轻轻搅动这些沙子相当容易。
但如果用力去击打这些沙子,或者整个人踩在上面的时候,湿沙子内部的稳定结构会被破坏,水分会被迫向周围运动。
但虽然水分跑掉了,沙子依然是挨着一起的状态,于是这坨沙子就变成了一块致密坚固的沙砖,这就是胀流性流体变硬的原理。
那么,拥有这么多神奇特性的非牛顿流体,在人们的生产生活中有有什么用处呢?
软硬通用的非牛顿流体
有关非牛顿流体的讨论在网上也不少,一些网友认为,非牛顿流体受力越强越坚固,难道不是做防弹衣的好材料吗?这个想法在美国综艺流言终结者里得到了实验。
他们将玉米粉兑水做成的非牛顿流体装进了塑料瓶中,主持人先是用威力较小的格洛克手枪对着瓶子射击,结果9毫米口径的手枪连一瓶非牛顿流体也打不穿。
随后主持人又用口径更大的点45口径的AR步枪射击,这下子弹直接击穿了三个瓶子。最后主持人拿出了重量级大杀器,一把点50口径的反器材步枪。
这把大家伙一下就打穿了所有的瓶子。最后他们得出了结论,就算是硬化的非牛顿流体,坚固程度顶多也和水泥差不多,拿来挡子弹还是有些够呛。
尽管非牛顿流体没法用来挡住子弹,但它还是有很多其他用途的。比如研发新型润滑剂、医学实验等方面,非牛顿流体都有不错的前景。
最有趣的还是德国的路政部门,他们将非牛顿流体遇强则强的特性用在了减速带上。德国人新发明的减速带就是一个装满了非牛顿流体的橡胶袋子。
当汽车以正常速度通过时,里面的流体会相当柔软,不会像传统减速带一样让人感到颠簸。而一旦车子超速,减速带里的非牛顿流体就会让违规的驾驶员好好喝上一壶。
神奇的非牛顿流体,制作也相当简单,一盆水,一袋面就能做出来,玩完还能用来蒸馒头。夏天到了,何不在家自制一盆面糊非牛顿流体,做些科学小实验玩呢?