奇妙的非牛顿流体
关于非牛顿流体的小作文
关于非牛顿流体的小作文前阵子，我在网上看到了一个特别神奇的玩意儿，叫非牛顿流体。
这东西可把我的好奇心给勾得死死的，我决定自己动手，好好研究研究。
我先在网上查了查非牛顿流体的制作方法，发现其实材料特别简单，就是水和淀粉，比例大概是 1：3。
说干就干，我跑到厨房，拿出一个大碗，先倒了一碗淀粉，然后小心翼翼地加水。
这加水可是个技术活，不能一下子倒太多，得一点一点来。
我就拿着个小勺子，一勺一勺地往里面加水，一边加水一边搅拌。
刚开始的时候，那混合物就跟面粉团似的，疙疙瘩瘩的，我心里那个着急呀，“这咋跟网上说的不一样呢？” 我继续耐着性子搅拌，慢慢地，那些小疙瘩开始消失，混合物变得有点像糊糊了。
可这还不够，我得继续搅拌，直到它变成那种看起来有点像液体，但又不是普通液体的状态。
这过程中，我的手都搅酸了，心里想着：“为了这神奇的非牛顿流体，我容易嘛我！”终于，经过我不懈的努力，非牛顿流体算是初步成型了。
我迫不及待地伸手去戳了戳，哇，那感觉太奇妙了！当我轻轻把手放上去的时候，它就像水一样，我的手指很容易就陷进去了。
可当我快速用力去戳的时候，它又变得特别坚硬，就好像戳在一块石头上，根本戳不进去。
我又找了个小球，轻轻放在上面，小球慢慢地陷了进去。
我加大力气把球扔上去，“砰”的一声，球居然被弹了起来。
“嘿，这也太好玩了！”我兴奋得不行。
我还把非牛顿流体装在一个塑料袋里，然后用手使劲捏。
你猜怎么着？轻轻捏的时候，流体从指缝里流出来，可一旦用力捏，它就像一块固体，怎么也挤不出来。
我就这么玩了好半天，一会儿把它当成软软的床垫，整个人扑上去；一会儿又把它当成坚固的盾牌，和小伙伴们玩“战斗”的游戏。
这非牛顿流体啊，真是让我大开眼界。
它就像是个有脾气的小家伙，你对它温柔，它就温柔待你；你对它凶猛，它就比你还厉害。
后来我仔细想想，这非牛顿流体其实也有点像我们的生活。
有时候，我们面对一些困难，觉得它们就像一滩软软的泥沼，让我们深陷其中。
奇妙的“非牛顿流体”
奇妙的“非牛顿流体”作者：叶影来源：《科学24小时》2019年第03期它，一个像鼻涕一样的流体。
作为趣味实验界的新晋网红，它频繁出现在各大综艺节目和科学实验秀的表演现场。
在观众们的印象中，它是坚硬和软弱的结合体，“性格”是吃软不吃硬。
在各类科学表演中，它屡创奇迹：子弹打不穿、电钻钻不透，不仅可以用于徒手开椰子，还可以用于表演轻松水上漂这类武功绝学。
它的名字听上去有点高端，我们称其为“非牛顿流体”。
从科学的角度解释，牛顿流体是符合牛顿剪切定律，即粘度是常数的流体;非牛顿流体则是不符合牛顿剪切定律，即粘度不是常数的流体。
一般来说，非牛顿流体的形态介于液体和固体之间，它不仅仅局限于液体，也可以是固体。
也许你还是有点丈二和尚摸不着头脑。
那么我们换一种更通俗易懂的说法。
事实上，在我们的日常生活中，除了水和空气，绝大部分的流体都是非牛顿流体，例如番茄汁、淀粉液、蛋清、苹果浆、牛奶、面团、果冻、牙膏、胶水等，包括我们血液细胞里的“半流体”都属于非牛顿流体。
一般的非牛顿流体的特别之处在于它有粘度，而且粘度还会变化。
当表面没有压力时，它像液体一样柔软;当受到压力时，它就会产生粘度，流体的粘度会因受到的压力或速度不同而变化。
压力加大，则粘度增强，这就导致在压力极强的情况下，非牛顿流体会暂时变成固体，正所谓遇强则强。
但并不是所有的非牛顿流体都有上述性质。
非牛顿流体的种类有膨胀性流体、假塑性流体等等，只有膨胀性流体才有上述性质，因此它又称为剪切增稠流体，淀粉溶液就是一种膨胀性非牛顿流体。
但假塑性流体表现刚好相反，它“遇强则弱”，又称为剪切稀化流体，巧克力、酸奶等都属此类。
当我们用铁锤搥打清水时，铁锤可以顺利击穿水面。
而遇上玉米淀粉溶液，就没那么容易了，因为越是用力搥打它，接触面会因压力大而增加粘度，就越无法击穿它，甚至连子弹都做不到。
像玉米淀粉液这类膨胀性非牛顿流体受到击打的速度越快力量越大，它反弹的力也就越大。
在膨胀性非牛顿流体的助力下，开椰子、水上漂都不是梦。
奇妙的非牛顿流体
奇妙的⾮⽜顿流体⽜顿1687年发表了以⽔为⼯作介质的⼀维剪切流动的实验结果。
实验是在两平⾏平板间充满⽔时进⾏的（图1），下平板固定不动，上平板在其⾃⾝平⾯内以等速U 向右运动。
此时附于上下平板的流体质点的速度分别为U 和0，两平板间的速度呈线性分布。
由此得到了著名的⽜顿粘性定律式中，τ是作⽤在上平板流体平⾯上的剪应⼒，du/dy 是剪切应变率，斜率µ 是粘度系数。
图1 两块相对运动平板之间的流体斯托克斯1845年在⽜顿这⼀实验定律的基础上，作了应⼒张量是应变率张量的线性函数、流体各向同性、流体静⽌时应变率为零的三项假设，从⽽导出了⼴泛应⽤于流体⼒学研究的线性本构⽅程，以及现被⼴泛应⽤的纳维－斯托克斯⽅程。
后来⼈们在进⼀步的研究中知道，⽜顿粘性实验定律（以及在此基础上建⽴的纳－斯⽅程）对于描述像⽔和空⽓这样低分⼦量的流体是适合的，⽽对描述具有⾼分⼦量的流体就不合适了，那时剪应⼒与剪切应变率之间已不再满⾜线性关系。
为区别起见，⼈们将剪应⼒与剪切应变率之间满⾜线性关系的流体称为⽜顿流体，⽽把不满⾜线性关系的流体称为⾮⽜顿流体。
形形⾊⾊的⾮⽜顿流体早在⼈类出现之前，⾮⽜顿流体就已存在，因为绝⼤多数⽣物流体都属于现在所定义的⾮⽜顿流体[1]。
⼈⾝上的⾎液、淋巴液、囊液等多种体液，以及像细胞质那样的“半流体”都属于⾮⽜顿流体。
现在去医院作⾎液测试的项⽬之⼀，已不再说是“⾎粘度检查”，⽽是“⾎液流变学检查”（简称⾎流变），这就是因为对⾎液⽽⾔，剪应⼒与剪切应变率之间不再是线性关系，已⽆法只给出⼀个斜率（即粘度）来说明⾎液的⼒学特性。
近⼏⼗年来，促使⾮⽜顿流体研究迅速开展的主要动⼒之⼀是聚合物⼯业的发展。
聚⼄烯，聚丙烯酰氨，聚氯⼄烯，尼龙6，PVS，赛璐珞，涤纶，橡胶溶液，各种⼯程塑料，化纤的熔体、溶液等都是⾮⽜顿流体。
⽯油，泥浆，⽔煤浆，陶瓷浆，纸浆，油漆，油墨，⽛膏，家蚕丝再⽣溶液，钻井⽤的洗井液和完井液，磁浆，某些感光材料的涂液，泡沫，液晶，⾼含沙⽔流，泥⽯流，地幔等也都是⾮⽜顿流体。
奇妙的“非牛顿流体”
Ai Qingchun ·青春爱文/叶影它，一个像鼻涕一样的流体。
作为趣味实验界的新晋网红，它频繁出现在各大综艺节目和科学实验秀的表演现场。
在观众们的印象中，它是坚硬和软弱的结合体，“性格”是吃软不吃硬。
在各类科学表演中，它屡创奇迹：子弹打不穿、电钻钻不透，不仅可以用于徒手开椰子，还可以用于表演轻松水上漂这类武功绝学。
它的名字听上去有点高端，我们称其为“非牛顿流体”。
从科学的角度解释，牛顿流体是符合牛顿剪切定律，即粘度是常数的流体；非牛顿流体则是不符合牛顿剪切定律，即粘度不是常数的流体。
一般来说，非牛顿流体的形态介于液体和固体之间，它不仅仅局限于液体，也可以是固体。
也许你还是有点丈二和尚摸不着头脑。
那么我们换一种更通俗易懂的说法。
事实上，在我们的日常生活中，除了水和空气，绝大部分的流体都是非牛顿流体，例如番茄汁、淀粉液、蛋清、苹果浆、牛奶、面团、果冻、牙膏、胶水等，包括我们血液细胞里的“半流体”都属于非牛顿流体。
一般的非牛顿流体的特别之处在于它有粘度，而且粘度还会变化。
当表面没有压力时，它像液体一样柔软；当受到压力时，它就会产生粘度，流体的粘度会因受到的压力或速度不同而变化。
压力加大，则粘度增强，这就导致在压力极强的情况下，非牛顿流体会暂时变成固体，正所谓遇强则强。
但并不是所有的非牛顿流体都有上述性质。
非牛顿流体的种类有膨胀性流体、假塑性流体等等，只有膨胀性流体才有上述性质，因此它又称为剪切增稠流体，淀粉溶液就是一种膨胀性非牛顿流体。
但假塑性流体表现刚好相反，它“遇强则弱”，又称为剪切稀化流体，巧克力、酸奶等都属此类。
当我们用铁锤搥打清水时，铁锤可以顺利击穿水面。
而遇上玉米淀粉溶液，就没那么容易了，因为越是用力搥打它，接触面会因压力大而增加粘度，就越无法击穿它，甚至连子弹都做不到。
像玉米淀粉液这类膨胀性非牛顿流体受到击打的速度越快力量越大，它反弹的力也就越大。
在膨胀性非牛顿流体的助力下，开椰子、水上漂都不是梦。
非牛顿流体四百字作文
非牛顿流体四百字作文
非牛顿流体，超酷的液态魔法。
听说过非牛顿流体吗？这玩意儿可不是普通的液体哦！你轻轻
碰它，它就像丝绸一样滑溜；但你猛地一推，它就硬得像石头一样。
想象一下，那种感觉就像是在玩变魔术，简直酷毙了！
其实，这流体不仅仅是好玩那么简单。
它告诉我们，世界不总
是按套路出牌，有时候得咱们自己去发现新玩意儿。
就像这流体，
在不同情况下它表现不一样，咱们也得学会在不同环境中找自己的
位置，活出自己的精彩。
实验室里的科学家们可是玩转了这非牛顿流体！他们观察它、
记录它、分析它，就像是侦探在破案一样。
每次实验都像是一次冒险，让人兴奋不已。
这些科学家们，他们可是真的懂得怎么探索未知、怎么让知识更丰富。
说到这非牛顿流体，我突然觉得它就像是个生活导师。
它告诉
我们，别总是按照老规矩来，得敢于尝试新东西，勇于面对挑战。
现在的世界变化得太快了，咱们得像这流体一样，灵活多变，才能跟得上时代的步伐。
所以，别害怕变化，去迎接挑战吧！。
不可思议的非牛顿流体
不可思议的非牛顿流体国内某亲子节目中，节目组导演给小朋友们出了一个难题：如何用口香糖砸开椰子？只见小朋友们把口香糖捏成尖锥体，用力将椰子快速砸向口香糖，椰子便被砸开了。
看到这一幕，你一定觉得节目组是为了节目效果而做的虚假实验。
其实这是利用了非牛顿流体特性的实验。
读完这篇文章之后，你会豁然开朗，甚至可能会迫不及待地想动手做这个实验呢。
牛顿流体VS非牛顿流体想要了解非牛顿流体，首先我们得先知道流体是什么。
流体是与固体相对应的物体形态，是液体和气体的总称，它的基本特征是没有一定形状和具有流动性。
其流动行为由粘度决定，粘度越低越容易流动。
根据粘度特性，流体可以分为两种基本类型：牛顿流体和非牛顿流体。
牛顿流体的粘度主要和温度有关，与施加的压力无关，在受到拍打或撞击时，其粘度不会发生改变，水、酒精等大多数纯液体、轻质油等均为牛顿流体。
而非牛顿流体在受到某种力的时候，比如击打、撞击或者踩踏时，其粘度会发生改变，或是粘度降低变得更加容易流动，或是粘度增加变得像固体一样坚硬。
高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体，比如番茄酱、蜂蜜。
说到这或许你仍然觉得有点困惑，难以区分两者的差别。
想象一下，用脚踩踏水盆中的水，你不会感觉到水忽然变得像固体一样，它始终是那个温柔的水，这就是牛顿流体。
而非牛顿流体在受到某种力时会改变其粘度或流动行为。
比如你用水和淀粉按照一定比例混合之后，就会形成非牛顿流体。
用手搅拌它是液体，用拳头敲打却又像是固体！如果整个游泳池都是这种非牛顿流体，可能真可以实现“水上漂”呢！非牛顿流体的类型非牛顿流体可以分为非时变性非牛顿流体和时变性非牛顿流体。
前者粘度和施加压力的大小有关，后者和施加压力的时间有关。
非时变性非牛顿流体，又分为假塑性流体和胀塑性流体。
假塑性流体的粘度随着施加压力的增加而降低。
比如番茄酱。
如果说你想从瓶子里取出番茄酱，却发现不容易直接倒出来。
这时你会怎么做？你会摇晃或者击打瓶子。
作文：奇妙的液体——非牛顿流体
作文：奇妙的液体——非牛顿流体
大家听说过一种遇强则强、遇弱则弱的奇妙液体吗？它就是奇妙的非牛顿流体。
下面我来介绍制作这种神奇液体的实验过程。
首先需要一些淀粉、一点清水、一个搅拌棒和一个容器。
然后把淀粉慢慢地放进容器里，再把清水也放进容器里，用搅拌棒搅拌均匀。
直到感觉到十分费力的时候就可以停下来，这样就做成了非牛顿流体。
做好了之后，我先用手用力锤了一下，发现它变得像钢铁一样硬。
而我用手轻轻触摸一下发现它变得很柔软。
我倒出一点放在手上，用力一抓，发现非牛顿流体凝固起来了。
把手掌张开，它就会像水一样从手中流下，好像一时半会不会凝固似的。
这就是我们奇妙的遇强则强、遇弱则弱的非牛顿流体。
非牛顿牛顿流体的作文
非牛顿牛顿流体的作文在我们的日常生活中，有很多看似平凡却充满奇妙特性的东西，非牛顿流体就是其中之一。
记得有一次，学校组织了一场趣味科学实验活动，我就是在那次活动中与非牛顿流体来了一次亲密接触，深深地被它那独特的“脾气”所吸引。
活动当天，实验室的桌子上摆满了各种实验器材和材料，有淀粉、水、量杯、搅拌棒等等。
老师先给我们介绍了非牛顿流体的概念，说它是一种“吃软不吃硬”的神奇物质。
当时我心里就充满了好奇，这到底是个啥玩意儿？接着，老师开始动手制作非牛顿流体。
他按照一定的比例将淀粉和水倒入一个大容器中，然后用搅拌棒不停地搅拌。
我紧紧地盯着那容器，看着原本分离的淀粉和水渐渐融合在一起，形成了一种白色的糊状物。
从外表看，它就像是普通的面糊，没啥特别的。
然后，激动人心的时刻到了！老师邀请一位同学上台，用手指轻轻地戳一戳容器里的非牛顿流体。
那位同学小心翼翼地伸出手指，轻轻一触，手指就像陷入了软软的棉花糖里，一下子就陷了进去。
“哇，好软啊！”他忍不住惊叹道。
可接下来的一幕更让我们目瞪口呆。
老师拿出一个小锤子，用力地砸向非牛顿流体。
神奇的事情发生了，那流体竟然像石头一样坚硬，锤子被反弹了回来！同学们都忍不住“哇”地叫出声来，大家都被这奇妙的现象惊到了。
我也按捺不住内心的好奇，自告奋勇地上台体验。
我慢慢地把手伸进流体中，那种感觉真的很奇特。
当我轻轻搅动时，它就像粘稠的胶水，顺从地随着我的动作流动。
但当我想要快速抽出我的手时，却感觉到一股强大的阻力，仿佛被什么东西紧紧抓住了一样。
我又拿起一个小球，轻轻地放在非牛顿流体的表面。
小球慢慢地陷了进去，就像陷入了沼泽。
可当我把小球用力扔下去时，“砰”的一声，小球竟然像砸在坚硬的地面上一样弹了起来。
这感觉太不可思议了！我站在那里，陷入了沉思。
这非牛顿流体怎么就有这么奇怪的“脾气”呢？后来老师给我们解释说，这是因为非牛顿流体的粘度会随着受到的压力或剪切力而变化。
当我们轻轻对待它时，它的分子间有足够的时间移动和调整，所以表现得很柔软；但当受到强烈的冲击时，分子间没有时间移动，就会瞬间变得坚硬。
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奇妙的非牛顿流体
王振东
(天津大学力学系，天津 300072)
牛顿1687年发表了以水为工作介质的一维剪切流动的实验结果。
实验是在两平行平板间充满水时进行的(图1)，下平板固定不动，上
平板在其自身平面内以等速U向右运动。
此时附于上下平板的流体质点的速度分别为U和0，两平板间的速度呈线性分布。
由此得到了著
名的牛顿粘性定律
式中，τ是作用在上平板流体平面上的剪应力，du/dy是剪切应变率，斜率μ是粘度系数。
斯托克斯1845年在牛顿这一实验定律的基础上，作了应力张量是应变率张量的线性函数、流体各向同性、流体静止时应变率为零的三项假设，从而导出了广泛应用于流体力学研究的线性本构方程，以及现被广泛应用的纳维－斯托克斯方程。
后来人们在进一步的研究中知道，牛顿粘性实验定律(以及在此
基础上建立的纳－斯方程)对于描述像水和空气这样低分子量的流体
是适合的，而对描述具有高分子量的流体就不合适了，那时剪应力与剪切应变率之间已不再满足线性关系。
为区别起见，人们将剪应力与剪切应变率之间满足线性关系的流体称为牛顿流体，而把不满足线性关系的流体称为非牛顿流体。
1 形形色色的非牛顿流体
早在人类出现之前，非牛顿流体就已存在，因为绝大多数生物流
体都属于现在所定义的非牛顿流体[1]。
人身上的血液、淋巴液、囊
液等多种体液以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。
现在去医院作血液测试的项目之一，已不再说是“血粘度检查”，而是“血液流变学检查”(简称血流变)，这就是因为对血液而言，剪应力与剪切应变率之间不再是线性关系，已无法只给出一个斜率(即粘度) 来说明血液的力学特性。
近几十年来，促使非牛顿流体研究迅速开展的主要动力之一是聚
合物工业的发展。
聚乙烯，聚丙烯酰氨，聚氯乙烯，尼龙6，PVS，赛璐珞，涤纶，橡胶溶液，各种工程塑料，化纤的熔体、溶液等都是非牛顿流体。
石油，泥浆，水煤浆，陶瓷浆，纸浆，油漆，油墨，牙膏，家蚕
丝再生溶液，钻井用的洗井液和完井液，磁浆，某些感光材料的涂液，泡沫，液晶，高含沙水流，泥石流，地幔等也都是非牛顿流体。
非牛顿流体在食品工业中也很普遍[2]，如番茄汁，淀粉液，蛋清，苹果浆，菜汤，浓糖水，酱油，果酱，炼乳，琼脂，土豆浆，熔化巧克力，面团，米粉团，以及鱼糜、肉糜等各种糜状食品物料。
综上所述，在日常生活和工业生产中常遇到的各种高分子溶液，
熔体，膏体，凝胶，交联体系，悬浮体系等复杂性质的流体，差不多都是非牛顿流体。
有时为了工业生产的目的，在某种牛顿流体中，需加入一些聚合物，在改进其性能的同时也将变成为非牛顿流体，如为提高石油产量使用的压裂液，新型润滑剂等。
2 非牛顿流体的奇妙特性及应用
2.1 射流胀大
如果非牛顿流体被迫从一个大容器流进一根毛细管，再从毛细管
流出时，可发现射流的直径比毛细管的直径大（图2）。
射流直径与毛细管直径之比称为模片胀大率（亦称为挤出物胀大比）。
对牛顿流体，它依赖于雷诺数，其值约在0.88～1.12间。
而对于高分子熔体或浓溶液，其值大得多，甚至可超过10。
一般来说，模片胀大率是流动速率与毛细管长度的函数。
模片胀大现象在口模设计中十分重要。
聚合物熔体从一根矩形截
面的管口流出时，管截面长边处的胀大比短边处的胀大更加显著，在管截面的长边中央胀得最大（图3）。
因此，如果要求产品的截面是矩形的，口模的形状就不能是矩形，而必须是像图4所示的那种形状。
这种射流胀大现象也叫Barus效应或Merrington效应。
2.2 爬杆效应
1944年Weissenberg在英国伦敦帝国学院公开表演了一个有趣的
实验。
在一只有粘弹性流体（非牛顿流体的一种）的烧杯里，旋转实
验杆。
对于牛顿流体，由于离心力验的作用，液面将呈凹形（图5(a))；
而对于粘弹性流体，却向杯中心运动，并沿杆向上爬，液面变成凸形
(图5(b))。
甚至在实验杆的旋转速度很低时，也可以观察到这一现象。
爬杆效应也称为Weissenberg效应。
在设计混合器时，必须考虑
爬杆效应的影响。
同样在设计非牛顿流体的输运泵时，也应考虑和利
用这一效应。
2.3 无管虹吸
对牛顿流体来说，在虹吸实验时，如果将虹吸管提离液面，虹吸
马上就会停止。
但对高分子液体，如聚异丁烯的汽油溶液和1%POX水溶
液，或聚醣在水中的轻微凝胶体系等很容易表演无管虹吸实验。
将管
子慢慢地从容器里拔起时，可以看到虽然管子已不再插在流体里，流
体仍源源不断地从杯中抽起，继续流进管里（图6）。
甚至更简单地，
连虹吸管都不要，将装满该流体的烧杯微倾，使流体流下，这过程一
旦开始，就不会中止，直到杯中流体都流光（图7）。
这种无管虹吸的
特性是合成纤维具备可纺性的基础。
2.4 湍流减阻
非牛顿流体显示出的另一奇妙性质是湍流减阻。
人们观察到，如
果在牛顿流体中加入少量的聚合物，则在给定的速率下，可以看到显
著的压差降。
图8给出了两种不同浓度的聚乙烯的氧化物溶液的管摩擦
系数f对于雷诺数R的关系曲线。
湍流一直是困扰流体力学界未解决的
难题，然而在牛顿流体中加入少量高聚物添加剂，却出现了减阻效应。
有人报告在加入高聚物添加剂后，测得猝发周期加大了，认为是高分
子链的作用。
减阻效应也称为Toms效应，虽然道理并未弄得很清楚，但已有不错的应用。
在消防水中添加少量聚乙烯氧化物，可使消防车龙头喷出的水的扬程提高一倍以上。
应用高聚物添加剂还能改变气蚀发生过程及其破坏作用。
非牛顿流体除具有以上几种有趣的性质外，还有其他一些受到人们重视的奇妙特性，如连滴效应(其自由射流形成的小滴之间有液流小杆相连)，拔丝性(能拉伸成极细的细丝，可见笔者另一文“春蚕到死丝方尽”[3])，剪切变稀，液流反弹等，有兴趣的读者可从有关文献进一步了解[4]。
由于非牛顿流体涉及许多工业生产部门的工艺、设备、效率和产品质量，也涉及人本身的生活和健康，所以越来越受到科学工作者的重视。
1996年8月在日本京都国际会议中心召开的第19届国际理论与应用力学大会(IUTAM)上，非牛顿流体流动是大会的6个重点主题之一，也是流体力学方面参与最踊跃的主题[5]。
Crochet邀请报告的观点正是高分子溶液和熔体的特性远异于牛顿流，并认为这些异常特性的研究都是带有挑战性的课题。