吃软不吃硬的非牛顿流体

现在去医院作血液检查的项目之一，己不再是“血黏度检查”，而是“血液流变学检查”（简称血流变），为什么会有这样的变化呢？这就要从流体及非牛顿流体谈起。

流体，是与固体相对应的一种物体形态，是液体和气体的总称。由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构成的，它的基本特征是没有一定的形状并且具有流动性。水绝对是最常见的流体，牛顿于1687年提出，水在作一维剪切流动时，其剪应力与剪应变率成正比关系，因此这一类流体都被称为“牛顿流体”。后来发现，只有水和空气等才满足这种剪应力与剪应变率的线性关系，它们因此被称为“牛顿流体”。生活和生产中的大多数流体属于非牛顿流体，它们在作一维剪切流动时，其剪应力与剪应变率之间呈非线性关系。而非牛顿流体能给你展现水之外的别样世界，遇强则更强，子弹都没有办法把它射穿。

其实非牛顿流体广泛存在于我们的日常生活中，像血液、果浆、蛋清、奶油等这些非常黏稠的流体都是非牛顿流体；石油、泥浆、油漆、各种聚合物(聚乙烯、尼龙、涤纶、橡胶溶液等)也都是非牛顿流体。通常，这些物质也被称为软物质。

比如我们每天刷牙用的牙膏，没错就是牙膏，绝大部分人认为它是一种固体，实际上它是一种非牛顿流体。只有当你挤它的时候，牙膏才会从里面出来。试想一下，如果它是其他的流体，只要把牙膏管倒转过来，牙膏就会自动从管里流出来了。

把玉米淀粉和水按2：1的比例混合也能制作成非牛顿流体，它的黏度会因为受到压力或者是速度而变化，在黏度增加的时候还可能成为暂时性的固体。你如果把手慢慢伸进去就能轻松地穿透它，要是突然拿出来，它就会变得特别结实，一旦手离开时，它就会“融化”成液体。太白粉溶液是典型的非牛顿流体，它的主要特征是：流体的黏度会因为受到的压力或速度而变化，压力越大速度越快，黏度会增加，甚至可以成为暂时性的固体。面对一盆太白粉的水溶液，如果你将手缓慢插入其中，你的手会没入其中，当你拿出来时手上会沾满白色的太白粉溶液。可是当你用力捶打这盆太白粉非牛顿流体时，接触面因为压力大而黏度增加，它就会“变硬”。

有了非牛顿流体，不用加任何特效，就能让你实现水上漂。请注意，我们说的是流体而并非液体，是指在温度不变的情况下可以发生流动的物质，包括液体和气体。有些流体黏性非常大，这种流体在大的剪切速率作用的瞬间会变得像固体一样，坚硬、有弹性，而外力一旦撤出之后又恢复成液体的性质，这是典型的膨胀性流体的性质。像平时我们见到的泥浆、面浆就属于这种流体。有经验的人应该知道，搅拌泥浆的时候，缓慢地搅拌可以不怎么费力，可是一旦加大力气想要快速搅拌，反而越发搅不动了！其中就是这个原因。

非牛顿流体介于液体与固体之间。当表面没有压力时，非常柔软，和液体一样。而你用力击打它时，接触面会因为压力大而使得黏度增加，会开始变硬，具备一定的固体特性，所以拳头就无法进入非牛顿流体的内部，哪怕是对着它开一枪，子弹都没有办法穿透，只能留在它的“肚腹”中。英国科学家就利用非牛顿流体制作出一种液体防护衣，它比老式防弹衣舒适柔软，而且防弹性能也更加优秀，或许会成为主流运用到各个领域。