在電影《哪吒之魔童鬧海》中,哪吒破“穿心咒”的戲?qū)儆陔y度最大的S級特效,劇情也讓觀眾十分揪心。但是今天,咱們不討論特效技術(shù),也不討論劇情(咱不劇透),咱們討論藕粉。
因為↓↓↓
在哪吒突破“穿心咒”時,各種常規(guī)的掙扎都無法掙脫,但是當(dāng)哪吒完全放松下來,然后突然猛地用力,便成功突破了“穿心咒”,原來這是因為哪吒的本質(zhì)體是藕粉漿,而藕粉漿是非牛頓假塑性流體。
藕粉
藕粉是我們?nèi)粘I钪谐R姷囊环N食材。它是由新鮮的蓮藕經(jīng)過加水磨制而成粉末漿水,然后經(jīng)過澄水沉淀,脫水烘干后成為藕粉。當(dāng)藕粉按照適當(dāng)?shù)谋壤?,重新與水混合調(diào)整到淀粉漿體后,它會展現(xiàn)出一種奇妙的物理特性——非牛頓流體性質(zhì)。
在藕粉糊中,藕粉仍然保持固態(tài)顆粒,而顆粒的分子之間形成了復(fù)雜的鏈接結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在受到外力作用時會發(fā)生應(yīng)變響應(yīng),從而導(dǎo)致藕粉漿體的形變。藕粉糊在受到不同大小和速度的剪切力時,使?jié){體表現(xiàn)出不同的流動性,從而表現(xiàn)出非牛頓流體的特性。
非牛頓流體
非牛頓流體是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體,其黏度會隨著作用在其上不同性質(zhì)的剪切力的改變而改變。在剪切應(yīng)力作用下,非牛頓流體的剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系不是簡單的線性關(guān)系。這種特性使得非牛頓流體在受到緩慢剪切時會發(fā)生拉伸、扭曲和斷裂等應(yīng)變現(xiàn)象。但在快速剪切力的作用下,這種粘性物質(zhì)不會快速產(chǎn)生應(yīng)變,從而表現(xiàn)出固態(tài)物質(zhì)的堅硬特性。
非牛頓流體的類型
非牛頓流體有多種類型:
01剪切稀化流體(假塑性流體)
剪切稀化流體的黏度隨著剪切速率的增加而減小。這類流體在靜止時表現(xiàn)為黏稠,但一旦施加外力,黏度就會下降,流動變得更容易。通俗理解就是欺軟怕硬,你強它就弱,你弱它就強。
02剪切增稠流體
剪切增稠流體的黏度隨著剪切速率的增加而增大。當(dāng)你施加力使它們流動時,它們變得更黏稠,也就是“遇強則強,遇弱則弱”。
03賓漢姆塑性流體
賓漢姆塑性流體在超過一定的剪切應(yīng)力后才開始流動。在屈服應(yīng)力以下,它們表現(xiàn)得像固體,超過屈服應(yīng)力后,它們表現(xiàn)為牛頓流體。大家在擠牙膏時會發(fā)現(xiàn),牙膏在沒有受到擠壓力時,它保持固體形態(tài),當(dāng)施加的壓力超過某個閾值時,牙膏便會從管口流出來,表現(xiàn)出液體的特性。
04黏彈性流體
這類流體既具有黏性,也具有彈性特性。當(dāng)受到外力時,它們的形狀不僅會改變,還可能會儲存一些能量,并在外力撤去時部分恢復(fù)原狀。常見的解壓硅膠玩具便是黏彈性流體。當(dāng)你用力拉長它時,它會被拉伸得很長,這是黏性的表現(xiàn);但當(dāng)你停止拉伸后,它會緩慢地恢復(fù)原來的形狀。
具有獨特的物理特性
非牛頓流體具有多種獨特的物理特性:
01射流脹大
當(dāng)非牛頓流體被迫從一個大容器流入一根毛細(xì)管,再從毛細(xì)管流出時,射流的直徑會比毛細(xì)管的直徑大。
02爬桿效應(yīng)
在黏彈性流體(非牛頓流體的一種)的燒杯中旋轉(zhuǎn)實驗桿,液面會向杯中心流動,并沿桿向上爬,液面變成凸形。
03無管虹吸或開口虹吸
對于高分子液體,如聚異丁烯的汽油溶液等,將管子從容器中撥起時,液體仍會源源不斷地從杯中抽出,繼續(xù)流進(jìn)管里。甚至不需要虹吸管,將裝滿該液體的燒杯微傾使液體流下,該過程一旦開始就不會中止。
非牛頓流體的應(yīng)用
非牛頓流體力學(xué)在化學(xué)纖維工業(yè)、塑料工業(yè)、石油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、輕工業(yè)、食品工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
01食品加工
非牛頓流體被用作增稠劑、乳化劑等,改善食品的口感和質(zhì)地。
02石油開采
作為壓裂液和鉆井液,幫助控制油田的滲透性,提高開采效率。
03醫(yī)學(xué)工程
用于模擬血液的流動,優(yōu)化血管支架等醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計。
04材料科學(xué)
用于制備納米顆粒、生物降解聚合物等高性能材料。