口香糖戳穿椰子壳现象:将刚咀嚼好的(软)口香糖捏成一锥形,然后正对丢下一完好的椰子,碰撞后发现:口香糖已经完全嵌入到了椰子壳中,而且椰子壳还开裂了条缝。这不是魔术,也没有作弊。你没有看错,小小的一颗口香糖就戳破了坚硬的椰子,牛顿看到了要从棺材板里跳出来了。
不归牛顿管的非牛顿流体
其实这颗口香糖还真不归牛顿管。因为它属于非牛顿流体中的胀塑性流体,受到的冲击力越强它反而越坚硬。而且像他一样不归牛顿管的还有另外两个假塑性流体和宾汉流体
那么今天我们聊聊牛顿管不着的宾汉流体。
上图红色线的就是宾汉流体,代表着如果不动它,其实是固体不会流动,如果使点劲挤压它,就会变成流动的液体。这个现象听起来很奇怪,觉得从来没有遇到过,其实这个现象每天都发生在我们身上。那就是 --挤牙膏。
牙膏在管子里时其实是固体,哪怕把牙膏口朝向地面也不会自己流出来,但是稍微用力一挤压,就会变成流动性很好的液体,挤到牙刷上。
透过了现象,我们更要看到本质。
其实这是因为,宾汉流体里的分子彼此间有很强的相互吸引力(例如范德华力、氢键),会形成分子间的凝胶或三维网状结构。
这些网状结构的存在,可以让宾汉流体在受力比较小的时候呈现出固体的形态,只会有弹性但不会流动。一但受力过大,就会把这些本就脆弱的网状结构破坏,从而变成流体。
他们的关系就像太阳系,各个星球彼此相互吸引、相互作用,才能维持稳定的太阳系(固体)。如果此时突然三体星人将太阳拿走,破坏了原有的星系(结构)体系,那么各个星球也就会四散而逃(液体)。
宾汉流体有什么用?
他的用处可大了去了,与生活息息相关。
刷墙的油漆,在搅拌和涂刷时其能够流动,但在涂刷在墙上后便不会因为重力而变形。不仅如此,在纺织印染领域更是大显神通。
例如印花的时用到的淀粉浆料,当色浆在丝网上时是类似固体凝胶形态,当刮板刮过时受力,会变成液体透过丝网。但当刮过后不再受力,又重新回复为固体,这样就能保证印花图案的精细度。如果是普通的牛顿流体,就会像中国泼墨山水画一样,图案的边缘慢慢晕染开来,就无法实现精细的印花图案了。
于此同时,假塑性流体(合成浆料、海藻酸钠)有剪切稀化的能力,从而和宾汉流体(淀粉浆料)一样成为印花色浆的重要组成部分。