《我们爱科学》
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浆糊里的大学问
2012-03-30 14:30:52
浆糊里的大学问
木 易
喂，你打这么多浆糊准备做什么呀？不会是摊煎饼吧？
就想着吃，你好好看看，这是浆糊吗？
这个……不是面粉，哦，是淀粉。淀粉加水，那还是浆糊啊。怎么，你要做凉粉吗？
嘿，怎么老往吃上想啊？告诉你吧，这就是大名鼎鼎的非牛顿流体。
非牛顿流体？名字倒是挺唬人的。它有什么特别之处啊？
这里面的学问大着呢。我先用它表演几个小魔术，让你见识一下它的奇特性质。
吃软不吃硬的浆糊
将玉米淀粉与水以大约3：1的比例在小盆里混合均匀，做成淀粉浆。这种淀粉浆看起来没有什么特别的，可是当它受到快速击打时，就会表现出一些很特殊的性质。
淀粉浆并不黏稠，将手插入里面轻轻地搅动，几乎感觉不到阻力，把手拿起来，手上会沾满白色的淀粉。可要是握紧拳头，用力向盆里的淀粉浆一拳打下去，会发生什么呢？单凭直觉，你会觉得淀粉浆会飞溅出去。可实际情形却是，无论你用多大的力气搥打，淀粉浆都不会飞溅，它在被击打的瞬间似乎突然变硬了。另外，只要你不让拳头停留在淀粉浆上，拳头就不会沾上淀粉。
玩法多多，妙趣无穷
淀粉浆还有许多有趣的玩法。比如：
1.张开手掌，将手插入淀粉浆的底部，然后将手快速提起，这时整个小盆会跟着手一起被提起来。
2.在桌上洒上一滩淀粉浆，不用任何工具，只用一只手快速地来回拨动淀粉浆，就可以把它全部拿到手里。
3.将淀粉浆倒在一个音响的大喇叭上，然后把声音调到合适的频率和音量上，可以看到淀粉浆在喇叭上如同跳舞一般抖个不停，似乎有了生命一样。
4.如果有条件的话，可以做一个长长的水槽，里面倒入淀粉浆。然后人可以在淀粉浆上奔跑，就像武侠小说里的轻功水上飘。只要保持足够的速度，人就不会沉下去。
击打——浆糊玩突变
为什么看似普通的淀粉浆能玩出这么多花样呢？这是因为一般的液体大多属于“牛顿流体”，而淀粉浆则是一种“非牛顿流体”。别被这种专业名词吓住，你只要记住非牛顿流体最主要特征就行了：如果流体受到的压力突然改变，那么它的黏度也会发生变化，甚至能够暂时变成固体。
当你用力击打淀粉浆时，在接触面上，淀粉浆会因为压力突然增大而黏度大增。拳头无法进入淀粉浆内部，手自然就不会沾上玉米淀粉了。同样，当插入淀粉浆底部的手快速抽离时，淀粉浆会因为黏度增加而粘在手上，于是整个小盆也会跟着被提起来。
其实，绝大多数生物流体都属于非牛顿流体，比如人体内的血液、淋巴液，还有像细胞质那样的“半流体”。所以，现在去医院做血液测试时，己经不再做“血黏度检查”，而改叫“血液流变学捡查”了。
怪异流体用处多
非牛顿流体的应用非常广泛。
在一些四轮驱动的越野车上，用于前后轮之间传动的装置里，有两组齿片，它们并不互相接触，而是靠齿片间的非牛顿流体来传递动力。当车辆行驶在平整的路面上时，前后轮的转速基本相同，两组齿片的相对运动很小，这时非牛顿流体几乎不起任何传动作用；而当路面变差时，由于后轮经常会打滑，因此两组齿片的相对运动增大，这时非牛顿流体受到剧烈的搅动，黏性急剧增大，会把后轮的能量传递给前轮，车辆的前后轮一起用力，就不容易陷入困境。
现代防弹衣也有非牛顿流体的贡献。普通的防弹衣坚硬、厚重，大大限制了士兵的灵活性。而加入了非牛顿流体的防弹衣，平时是柔软的，穿在身体非常舒适，可是当被子弹击中的时候，非牛顿流体会在瞬间让防弹衣变硬，从而挡住子弹。
在消防用的水中添加少量的聚乙烯氧化物，可以使水变成非牛顿流体，这样消防水龙头喷出的水柱不易发散，水的扬程能够提高一倍以上。
由于非牛顿流体既涉及到工业生产中的工艺、设备、效率和产品质量，又涉及人的生活和健康，所以越来越受到科研人员的重视。
