吃軟不吃硬的非牛頓流體

現在去醫院作血液檢查的項目之一，己不再是“血黏度檢查”，而是“血液流變學檢查”（簡稱血流變），為什么會有這樣的變化呢？這就要從流體及非牛頓流體談起。

流體，是與固體相對應的一種物體形態，是液體和氣體的總稱。由大量的、不斷地作熱運動而且無固定平衡位置的分子構成的，它的基本特征是沒有一定的形狀并且具有流動性。水絕對是最常見的流體，牛頓于1687年提出，水在作一維剪切流動時，其剪應力與剪應變率成正比關系，因此這一類流體都被稱為“牛頓流體”。后來發現，只有水和空氣等才滿足這種剪應力與剪應變率的線性關系，它們因此被稱為“牛頓流體”。生活和生產中的大多數流體屬于非牛頓流體，它們在作一維剪切流動時，其剪應力與剪應變率之間呈非線性關系。而非牛頓流體能給你展現水之外的別樣世界，遇強則更強，子彈都沒有辦法把它射穿。

其實非牛頓流體廣泛存在于我們的日常生活中，像血液、果漿、蛋清、奶油等這些非常黏稠的流體都是非牛頓流體；石油、泥漿、油漆、各種聚合物(聚乙烯、尼龍、滌綸、橡膠溶液等)也都是非牛頓流體。通常，這些物質也被稱為軟物質。

比如我們每天刷牙用的牙膏，沒錯就是牙膏，絕大部分人認為它是一種固體，實際上它是一種非牛頓流體。只有當你擠它的時候，牙膏才會從里面出來。試想一下，如果它是其他的流體，只要把牙膏管倒轉過來，牙膏就會自動從管里流出來了。

把玉米淀粉和水按2：1的比例混合也能制作成非牛頓流體，它的黏度會因為受到壓力或者是速度而變化，在黏度增加的時候還可能成為暫時性的固體。你如果把手慢慢伸進去就能輕松地穿透它，要是突然拿出來，它就會變得特別結實，一旦手離開時，它就會“融化”成液體。太白粉溶液是典型的非牛頓流體，它的主要特征是：流體的黏度會因為受到的壓力或速度而變化，壓力越大速度越快，黏度會增加，甚至可以成為暫時性的固體。面對一盆太白粉的水溶液，如果你將手緩慢插入其中，你的手會沒入其中，當你拿出來時手上會沾滿白色的太白粉溶液。可是當你用力捶打這盆太白粉非牛頓流體時，接觸面因為壓力大而黏度增加，它就會“變硬”。

有了非牛頓流體，不用加任何特效，就能讓你實現水上漂。請注意，我們說的是流體而并非液體，是指在溫度不變的情況下可以發生流動的物質，包括液體和氣體。有些流體黏性非常大，這種流體在大的剪切速率作用的瞬間會變得像固體一樣，堅硬、有彈性，而外力一旦撤出之后又恢復成液體的性質，這是典型的膨脹性流體的性質。像平時我們見到的泥漿、面漿就屬于這種流體。有經驗的人應該知道，攪拌泥漿的時候，緩慢地攪拌可以不怎么費力，可是一旦加大力氣想要快速攪拌，反而越發攪不動了！其中就是這個原因。

非牛頓流體介于液體與固體之間。當表面沒有壓力時，非常柔軟，和液體一樣。而你用力擊打它時，接觸面會因為壓力大而使得黏度增加，會開始變硬，具備一定的固體特性，所以拳頭就無法進入非牛頓流體的內部，哪怕是對著它開一槍，子彈都沒有辦法穿透，只能留在它的“肚腹”中。英國科學家就利用非牛頓流體制作出一種液體防護衣，它比老式防彈衣舒適柔軟，而且防彈性能也更加優秀，或許會成為主流運用到各個領域。