每天洗漱的时候,你有注意过你的牙膏吗,你有没有想过为什么不同颜色的彩条在牙膏里却不会混合在一起?牙膏到底是液体还是固体,如果是液体为什么需要挤出来而不是直接倒出来呢?
其实它不算液体,也不算固体,而是属于一种非牛顿流体。这种流体的一个突出特点就是“吃软不吃硬”,是一种不满足牛顿黏性实验定律的流体。你轻轻将手指伸进非牛顿流体中,就可以感受到他的液体状态,但要是你很用力地将手插进去,那他的硬度可能会导致你的手指受伤。你强它就弱这句话就用不到非牛顿流体身上了。
其实除了牙膏,日常生活中其实还有很多都属于这种流体,就像我们身体中的体液,大多就属于。例如血液、淋巴液、细胞质等,除去人体,自然界中也有很多。
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如果更准确一些,牙膏其实是非牛顿流体其中的一种流体,宾汉流体。二者其实有一些细小的差别,前者一般属于低分子量的流体,而宾汉流体属于高分子流体。
牙膏内部由高分子填充物形成了三维网状的结构,所以当这种高强度的结构在没有外力干扰的情况下其实就像固体一样存在,并且不会流动。即使在经过挤压时,还是接近粘稠的固体,无法自然流动。
牙膏其实属于非牛顿流体其中的一个种类宾汉流体,你知道宾汉流体有什么特殊之处吗?
宾汉流体最常见的例子就是牙膏和油漆。这种流体之所以特殊是因为它会有一个临界值,当它受到的力达到这个临界值时,它就会开始流动,其余时候都保持为普通的弹性体。这个现象在挤牙膏时就会非常明显,这就是为什么我们有时候挤牙膏时比较容易,有时候却很费劲的原因。
很多人尝试用外力使劲挤压牙膏,想要通过外力将牙膏内部的几种颜色混合,这时对牙膏的内部几乎不会造成影响,更不会将几种颜色混合到一起。基本上属于白费力气。还有一个比较常见的宾汉流体“油漆”,将油漆涂到墙上的时候,油漆并不会轻易就流动,这时就需要借助刷子将他们均匀的涂抹开了。
在日常生活中,我们制作非牛顿流体的方法也很简单,只需要将水和淀粉按照一比二的比例进行混合,就可以很容易的得到一个非牛顿流体溶液了。
这种流体特殊的特性也让“轻功水上漂”成为了可能性。只要速度够快,非牛顿流体完全能承载一个成年人的重量,“漂浮”在流体上面也不是不可能,只要不停下脚步一直给它一个力就能持续保持“漂浮”。这时可能就有人说了,既然非牛顿流体遇强则强,那非牛顿流体可以挡枪吗?可惜国外很多人在经过实验之后都否定了这个可能性。
现在你知道牙膏内的彩条为什么不会移动位置了吗?
牙膏挤出来可以保持彩条的位置不变,与内部流体移动无关,那它的装灌方式是不是也有特殊之处呢?
最开始时,牙膏的设计并不是我们现在所看到的样子。起初有一位美国人发明的彩条牙膏,内部结构很特别,他将整个牙膏分为了三个部分,装彩条牙膏的部分相对小一些,两侧装彩条部分的空间在靠近牙膏口的位置各开了一个孔,其余的空间就盛放白色的牙膏,这样在牙膏被挤出来时,就自然而然形成了彩条牙膏的状态。
后来因为比较繁琐的加工,这种牙膏渐渐就消失在人们的视野里了。其实牙膏因为流体的特性,在进入牙膏管子中之后基本就不会发生很大的变化,所以在现代,一开始时,牙膏的装灌位置就是定好的,生产时经过不同的比例混合排列。牙膏因为接近固体的状态,完全不会发生混合的情况。不过相邻的两种颜色难免会有染色的情况发生,为了应对这种情况,生产者将一种高分子试剂加入到了牙膏中,用于防止它们之间相互染色。
那么就没有办法让彩条牙膏混合了吗?其实想要将牙膏混合的方式很简单,只要将他们全部挤出来,用最快的速度进行搅拌就可以了,但这种做法比较有风险,一不小心可能会挨家长一顿打。