非牛顿流体及其奇妙特性

飞牛顿流体的原理今天咱来唠唠非牛顿流体是啥玩意儿，还有它背后的那些神奇原理。

非牛顿流体，这名字听着挺高深莫测的吧？其实啊，它在我们生活中还挺常见的呢。

那非牛顿流体到底是啥呢？它就是一种很特别的流体，不像水啊、油啊那些普通的流体。

普通流体的特性比较稳定，不管你怎么弄它，它的流动特性都差不多。

但非牛顿流体就不一样啦，它的特性会随着外力的变化而变化。

咱先说说非牛顿流体的原理哈。

非牛顿流体的一个重要特点就是它的黏度不是固定不变的。

啥是黏度呢？你可以把它理解为流体的“黏稠度”。

普通的流体，比如水，它的黏度基本上不会因为你对它做啥而改变。

但是非牛顿流体就不一样了，你轻轻碰它的时候，它可能很稀，就像水一样；但你要是用力快速地撞击它或者搅拌它，它就会突然变得很稠，甚至像固体一样硬。

这是为啥呢？原来啊，非牛顿流体里面的分子结构和普通流体不一样。

在非牛顿流体中，分子之间的连接方式会随着外力的变化而改变。

当外力比较小的时候，分子之间的连接比较松散，所以流体就显得比较稀。

但当外力变大的时候，分子之间会迅速形成更强的连接，就好像它们突然团结起来了一样，让流体变得很稠甚至像固体一样。

举个例子吧，咱平时吃的番茄酱就是一种非牛顿流体。

你把瓶子倒过来的时候，番茄酱流得很慢，感觉很稠。

但你要是用力拍打瓶子，番茄酱就会突然流得很快，就像变稀了一样。

这就是因为拍打瓶子的时候给番茄酱施加了一个比较大的外力，让它的分子结构发生了变化，黏度降低了。

还有玉米淀粉加水做成的糊糊也是非牛顿流体。

你把手轻轻放在上面的时候，它就像一摊软软的泥。

但你要是快速地用拳头砸下去，你的手居然不会陷进去，反而会感觉像是砸在了一块硬邦邦的板子上。

这就是非牛顿流体的神奇之处。

非牛顿流体的这种特性在很多地方都有应用呢。

比如说在防护领域，有一种用非牛顿流体做的防护材料。

平时它很软，可以随意弯曲，但当受到撞击的时候，它就会瞬间变硬，起到很好的保护作用。

想象一下，要是运动员穿上用这种材料做的护具，在运动的时候万一摔倒或者受到撞击，就能更好地保护自己，减少受伤的风险。

有趣的非牛顿流体作者：叶弘宇来源：《新课程·下旬》2019年第02期摘要：非牛顿流体是坚硬和柔软的结合体，在大自然和生活中都存在非牛顿流体。

非牛顿流体属于液体，具有柔性，同时还具备遇强则强的特性。

采用轻松诙谐的语气，深入浅出地介绍了非牛顿流体及其特性，它与牛顿流体的区别以及在生活中的运用。

关键词：非牛顿流体；淀粉水；坚硬；固体在我们的生活中有种物质是坚硬和柔软的结合体，它就是非牛顿流体。

一、什么是非牛顿流体让我们来了解一下什么是非牛顿流体吧。

非牛顿流体的官方定义是指高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等。

包括聚丙烯酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液和各种工程塑料、化纤的熔体、溶液等。

其实在大自然和我们的生活中都存在非牛顿流体，石油、泥浆、纸浆、油墨、油漆、牙膏、泡沫、沥青等都是非牛顿流体。

食品中的番茄汁、淀粉液、蛋清、酱油、果酱、炼乳、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也都是非牛顿流体。

还有绝大多数生物流体都属于上述定义的非牛顿流体，就连人身上的血液以及像细胞质那样的“半流体”也属于非牛顿流体。

二、非牛顿流体与牛顿流体的区别了解了非牛顿流体，新的问题来了，既然我们的生活中存在着许多的非牛顿流体，那与之相对应的牛顿流体又是什么呢？两者的区别是什么？其实自然界中许多流体都是牛顿流体。

例如水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均为牛顿流体。

牛顿流体在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比，属于低粘性流体，而不同于牛顿流体特性的流体一般被称为非牛顿流体。

从流体力学的角度来说，凡是服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，反之称为非牛顿流体。

也就是牛顿流体就是像水一样的低粘性流体，凡是不属于低粘性的流体，例如淀粉液就称为非牛顿流体。

三、非牛顿流体的有趣特性虽然非牛顿流体属于液体，具有柔性，但它同时还具备遇强则强的特性，让我们来看看在它“身上”发生的有趣现象吧。

流体力学中的非牛顿流体流体力学是研究物质在流动状态下力的作用和运动规律的学科。

在流体力学中，我们通常将流体分为牛顿流体和非牛顿流体。

本文将重点介绍非牛顿流体的特性、流动行为以及其在工程和科学领域中的应用。

一、非牛顿流体的特性非牛顿流体是指其粘度随着应力或剪切速率的改变而变化的流体。

与牛顿流体相比，非牛顿流体表现出更复杂的流动行为。

根据其流变特性，非牛顿流体可以分为剪切变稀型和剪切变稠型。

剪切变稀型的非牛顿流体是指其粘度随剪切速率的增加而减小的流体。

常见的剪切变稀型非牛顿流体包括血液、糊状物和溶胶等。

这些流体在流动过程中，随着剪切力的增加，粒子之间的相互作用减弱，从而导致粘度的降低。

剪切变稀型流体的特性使其在工程领域中得到广泛应用，如石油钻井、医疗器械以及食品加工等。

剪切变稠型的非牛顿流体是指其粘度随剪切速率的增加而增加的流体。

常见的剪切变稠型非牛顿流体有浆料、高聚物溶液和胶体等。

这些流体在流动过程中，由于粒子之间的相互作用增强，导致粘度的增加。

剪切变稠型流体广泛应用于涂料、油漆和火箭发动机燃料等领域。

二、非牛顿流体的流动行为非牛顿流体的流动行为与牛顿流体有所不同。

牛顿流体遵循牛顿流体模型，其粘度独立于剪切速率，流动行为符合牛顿第二定律。

而非牛顿流体则不满足牛顿流体模型，其剪切应力和剪切速率之间的关系是非线性的。

非牛顿流体的流动行为通常由流变学进行描述。

流变学是研究物质应力-应变关系的科学，其中应力指流体内部单位面积上的力，应变指流体的变形程度。

通过流变学可以确定非牛顿流体的粘度与剪切速率之间的关系。

在非牛顿流体的流动过程中，通常存在剪切层滞后和剪切变薄等现象。

剪切层滞后是指在流动过程中，不同位置处的流体粘度不同，形成剪切层。

而剪切变薄是指在流动过程中，流体的某一部分变得更稀薄。

三、非牛顿流体的应用非牛顿流体的特性使其在工程和科学领域中得到广泛应用。

以下列举了一些常见的应用领域：1. 医学领域：血液作为一种剪切变稀型的非牛顿流体，在心血管系统中的流动行为对于疾病诊断和治疗具有重要意义。

非牛顿流体你了解么？水其实是一种牛顿流体，之所以叫“牛顿”流体，是因为牛顿当年确实研究了关于水这样流体流动的原因，因此冠以他的大名。

牛顿流体的形变率和剪切力呈线性关系。

这就意味着牛顿流体的粘度是不变的。

换句话说，水不会因为你一记重拳而在你手上变成蜂蜜流动的感觉，水，永远给你水的感觉。

同样，蜂蜜也是一种很典型的牛顿流体。

话不多说，我们先来从视觉上感受一下所谓的牛顿流体到底是个什么样子的。

当用锤子去重击牛顿流体之蜂蜜时然而，工业上许多流动均不适用于牛顿流体，对于某些流体，形变率和剪切力呈现一种非线性的关系，这一类流体被称之为非牛顿流体。

所谓的非牛顿流体，用科学的话讲，就是其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。

换句话说，当我挥拳去打非牛顿流体时，我还真能把它从“水”给揍成“蜂蜜”呢。

比如，常见的非牛顿流体就有掺了水的淀粉，相信咱们中国人做饺子和面都有过切身感受，非牛顿流体到底是个什么感觉呢？当我们将锤子缓慢的放入非牛顿流体淀粉糊中，非牛顿流体很容易包裹住锤子。

然而，当我们快速的用锤子去锤击非牛顿流体的表面，神奇的现象发生了，根本锤不下去有木有？流体的粘度通过外力被彻底的改变了。

非牛顿流体的特性非牛顿流体的利用实例遇强则强太白粉溶液是典型的非牛顿流体，它的主要特征是：流体的粘度会因为受到的压力或速度而变化，压力越大速度越快，粘度会增加，甚至可以成为暂时性的固体。

一盆太白粉的水溶液，如果你将手缓慢的插入水溶液中你的手会没入其中，当你拿出来时手上会沾满白色的太白粉溶液。

可是当你用力搥打非牛顿流体时，接触面因为压力大而粘度增加，它就会“变硬”。

子弹无法穿透非牛顿流体介乎于液体与固体之间。

当它的表面受到压力时，会开始变硬，具备一定的固体特性。

当表面没有压力时，又非常柔软，和液体一样。

根据这种特性，有人已经研发制作“非牛顿流体”防弹衣，它会比老式防弹衣舒适柔软，而且防弹性能也会更加优秀，或许会成为主流运用到各个领域。

非牛顿流体的特征与应用作者：张雄喆来源：《中国新通信》 2018年第7期一、非牛顿流体的概念水、乙醇等大多数纯液体、低分子溶液和低速流动的气体等为牛顿流体，牛顿流体是指满足牛顿粘性定理的液体，剪应力和剪切应变率成正比，粘度为常数。

非牛顿流体的剪应力与剪切应变率之间不呈线性关系，或者说粘度不是常数的流体。

生活中存在大量的非牛顿流体。

如（1）蛋清、淀粉液、、酱油、果酱、炼乳、熔化的巧克力等食物属于非牛顿流体；（2）人的体液，如血液、淋巴液、囊液等，以及类似细胞质的“半流体”属于非牛顿流体；（3）高分子聚合物的浓溶液和悬浮液一般是非牛顿流体，如PE、PVC、涤纶、各种工程塑料、橡胶溶液、化纤的熔体、溶液等，以及石油、纸浆、油漆、油墨、牙膏、泥石流等也都属于非牛顿流体。

不同类型的非牛顿流体在剪切应变速率的变化下会表现出不同的流变特性，利用这些特性，非牛顿流体也被广泛应用于工业领域。

二、非牛顿流体的特性2.1 射流胀大（挤出胀大）和弹性回复效应（Barus 效应）射流，指流体从管口、孔口、狭缝射出，或靠机械推动，并同周围流体掺混的一股流体流动。

当非牛顿流体受到外力被迫从一个大容器进入一根毛细管并流出时，可以发现射流直径大于毛细管直径，射流直径比毛细管直径称为挤出物胀大比。

对于牛顿流体，挤出物胀大比取决于雷诺数（表征流体的湍动程度，无量纲数），其值在1 附近；而对于非牛顿流体，其值大得多，甚至可以超过10. 一般来说，挤出物胀大比和流动速率与毛细管长度有关。

当突然停止挤出，并剪断挤出物，挤出物会发生回缩，成为弹性回复效应。

射流胀大现象需要被考虑在口模设计的过程中。

2.2 爬杆效应（韦森堡效应）在一只装有非牛顿流体的烧杯里，旋转实验杆，如图所示：┃C:\Users\bookan\Desktop\ぉ早ぅ，クマさん～\40.jpg┃图1 爬杆效应对于牛顿流体，由于受到离心力，液面将呈现凹形，如图1.b；而对于非牛顿流体，却向杯中运动，并沿杆向上爬，液面呈凸形，如图1.a。

流体力学中的流体中的非牛顿流体流体力学中的非牛顿流体非牛顿流体是指在流动过程中，其粘度随着剪切应力或剪切速率的变化而变化的流体。

相比于牛顿流体，非牛顿流体在流动性质上更加复杂，因此在流体力学的研究中具有重要的意义。

本文将对非牛顿流体的特点、分类及其在流体力学中的应用进行探讨。

一、非牛顿流体的特点非牛顿流体具有以下几个特点：1. 粘度随剪切应力变化：牛顿流体的粘度是恒定的，而非牛顿流体的粘度随着剪切应力的变化而变化。

在低剪切应力下，非牛顿流体的粘度较低，流动性较好；而在高剪切应力下，非牛顿流体的粘度较高，流动性较差。

2. 粘度随剪切速率变化：除了受剪切应力的影响外，非牛顿流体的粘度还与剪切速率有关。

通常情况下，非牛顿流体的粘度随着剪切速率的增加而降低。

3. 存在流变学行为：非牛顿流体在流动过程中可能出现流变学行为，包括剪切稀化、剪切增稠、剪切硬化等。

剪切稀化指的是流体粘度随着剪切应力的增加而减小；剪切增稠则相反，指的是流体粘度随着剪切应力的增加而增加；剪切硬化是指流体的粘度在一定范围内保持不变。

二、非牛顿流体的分类根据粘度随剪切应力变化的特点，非牛顿流体可以分为剪切变稀流体和剪切变稠流体。

1. 剪切变稀流体：剪切变稀流体是指在剪切应力作用下，流体的粘度随着剪切应力的增加而降低的流体。

常见的剪切变稀流体有溶液、乳液等。

2. 剪切变稠流体：剪切变稠流体则相反，指的是在剪切应力作用下，流体的粘度随着剪切应力的增加而增加的流体。

例如，淀粉浆料、气凝胶等都属于剪切变稠流体。

三、非牛顿流体在流体力学中的应用非牛顿流体在流体力学中有广泛的应用，涉及科学研究、工程技术等多个领域。

1. 食品工业：非牛顿流体在食品工业中具有重要的应用价值。

例如，蛋黄酱、胶体状食品等都属于非牛顿流体。

了解和掌握非牛顿流体的流动特性可以优化食品的生产过程，提高产品的质量。

2. 建筑工程：非牛顿流体在建筑工程中也有一定的应用。

例如，混凝土、石膏浆料等都是非牛顿流体。

非牛顿流体的奇特性质与应用领域非牛顿流体是一种在流动过程中不符合牛顿流体力学规律的流体。

相比牛顿流体，非牛顿流体具有许多奇特的性质和行为，这使得它们在许多应用领域具有广泛的应用价值。

本文将探讨非牛顿流体的奇特性质，并介绍其在生物医学、工业制造和食品加工等领域中的应用。

首先，非牛顿流体的最显著特点是黏度的依赖性。

牛顿流体的黏度与应力成正比，而非牛顿流体的黏度则可以随应力的变化而改变。

根据应力与应变率之间的关系，非牛顿流体可以分为剪切稀释流体和剪切增稠流体。

剪切稀释流体在剪切力作用下黏度降低，即流动性增加；而剪切增稠流体在剪切力作用下黏度增加，即流动性降低。

这种特性使得非牛顿流体在一些特定的应用中具有重要作用。

生物医学领域是非牛顿流体应用的一个重要领域。

例如，在制药过程中，非牛顿流体的粘度依赖性可用于调节和控制药物的释放速率。

通过调整药物的配方和非牛顿流体的流变特性，可以实现缓释药物的精确控制。

此外，非牛顿流体还被广泛应用于生物体内的流体仿真和仿生材料的合成。

通过研究非牛顿流体的流动行为，可以更好地理解血液流动、细胞运动等生物现象，并为仿生材料的设计提供参考。

工业制造是另一个非牛顿流体应用的重要领域。

在化工和石油行业中，非牛顿流体的流变特性在流体输送和混合过程中起着关键作用。

例如，剪切稀释流体在管道输送过程中可以减小泵的能耗，降低流体的阻力；而剪切增稠流体则可以增加流体的粘附性，提高混合效果。

此外，非牛顿流体的黏度依赖性还可用于可控凝胶的制备和液体沉积技术等方面，为新材料和新工艺的开发提供了可能。

食品加工行业也是非牛顿流体应用的一个重要领域。

在食品加工过程中，非牛顿流体的粘度依赖性可以用于改善食品的质感和品质。

例如，面点的加工中，非牛顿流体的粘度依赖性可以调控面团的流动性和弹性，从而使面点制品具有更好的口感。

另外，非牛顿流体还可以用于乳制品的稳定和口感改良，通过调整流变特性来实现产品的质量控制和改进。

非牛顿流体简介引言流体是一种特殊的物质状态，其具有流动性和变形性。

根据牛顿流体定律，流体的粘度（也称为黏性）是恒定的。

然而，在一些特殊情况下，一些流体不遵循这种定律，它们被称为非牛顿流体。

非牛顿流体的粘度取决于剪切速率或剪切应力的大小和方向。

本文将对非牛顿流体进行介绍，包括其定义、特性、分类和应用领域。

定义非牛顿流体是指其粘度随剪切速率或剪切应力的变化而变化的流体。

牛顿流体的粘度是恒定的，而非牛顿流体的粘度是可变的。

特性非牛顿流体具有以下特性：剪切变稀当施加剪切力时，非牛顿流体的粘度会减小，流动性增强。

这种现象被称为剪切变稀。

剪切变稀的非牛顿流体在施加剪切力后流动性变得更好，类似于液体。

剪切变稠有些非牛顿流体在施加剪切力时，其粘度会增加，流动性减弱。

这种现象被称为剪切变稠。

剪切变稠的非牛顿流体在施加剪切力后流动性变得更差，类似于固体。

黏弹性非牛顿流体还可以表现出黏弹性。

黏弹性是指非牛顿流体在施加剪切力后，粘度会随时间的推移而改变。

具有黏弹性的非牛顿流体在受力后可以保持形变，并且在撤力后会逐渐恢复原状。

非线性粘度牛顿流体的粘度与剪切速率成正比，而非牛顿流体的粘度与剪切速率不呈线性关系。

这意味着非牛顿流体的粘度可能随剪切速率的变化而变化。

分类非牛顿流体可以根据其粘度随剪切速率或剪切应力变化的方式进行分类。

主要的分类包括以下几种：塑性流体塑性流体是一种在没有施加剪切力时是固体，在施加剪切力达到一定阈值后才开始流动的非牛顿流体。

当剪切力超过阈值时，塑性流体会发生变形。

粘弹性流体粘弹性流体是指同时具有粘性和弹性特性的非牛顿流体。

粘弹性流体的行为介于固体和液体之间。

它们在受力时会发生形变，但在撤力后又会恢复原状。

假塑性流体假塑性流体又称为伪塑性流体，其粘度随剪切速率的增加而减小，但没有阈值。

假塑性流体在不受剪切力作用时呈现固态，但在施加剪切力时会变得流动。

剪切变稀流体剪切变稀流体的粘度随剪切速率的增加而减小。