非牛顿流体可以达到挡子弹的程度吗？如果可以的话有可能做成防弹衣吗？

在网上搜索“非牛顿流体”，映入眼帘的是一大堆在特制的流体上奔跑的视频。这种流体用玉米淀粉和水按一定比例制作而成，具有“遇强而强”的性质。当它受力时，它就会变稠，且所受的力越大，它就变得越稠。于是，人们可以在它上面跑动而不会往下沉。但是，当你静止不动时，你就会慢慢往下陷。

科学家对此有许多种解释，但是可信度最高的只有这种：玉米淀粉分子悬浮在水中，当它受到压力时，分子之间的水就会被挤出，此时淀粉分子之间就会互相挤压。也正是这种性质，它获得了许多视频创作者的青睐，这种非牛顿流体被放在液压机下甚至是火车铁轨上做实验。

网上铺天盖地的都是这种非牛顿流体的视频，于是很多人就认为非牛顿流体就是玉米淀粉和水的组成，甚至还有人提问“非牛顿流体能阻挡穿甲弹吗？”今天，我们就来好好聊聊到底什么是非牛顿流体。

什么是流体

通过日常中的观察，你可能会觉得固体是硬的，流体是软的、是可流动的。但是这种对流体的定义不是令人满意的，因为许多固体也存在流动现象，只是它非常缓慢，比如沥青。

如果我们看一看分子结构，我们会发现固体的分子结构紧密排列，而流体的分子结构则较为疏远。这样看起来就比较科学了。但是这还是不够的，因为我们没有定量的手段来判断紧密和疏远的界限，也就没办法区分许多固体和流体的差异。

那么工程学上是怎样对流体进行定义的呢？我们知道流体会流动，流动会产生形状上的变化，那么这种变化会持续多长时间呢？只要在流体中存在切向力，那么这种变化就永远存在。于是，我们在工程中认为流体是一种在剪应力作用下会持续发生形状变化的东西。

牛顿内摩擦力

定律剪应力是一种切向应力，它等于剪切力除以面积。流体对剪应力产生的抗力，则是由流体的一个特性决定的，这就是粘度。粘度也是艾萨克?牛顿考虑过的一个问题。他设计的一个理论实验是，两个平行的板子，中间充满了流体，其中一个板子固定，另一个板子以速度U移动。牛顿通过观察发现，内摩擦力正比于流层间的面积，且与流层移动的相对速度成正比。于是他就总结出了牛顿内摩擦力定律。

式中，τ为流体的剪应力，μ为流体的粘度，而du/dy是流体的速度梯度，称为剪应变。剪应力与剪应变成线性关系的流体就称为牛顿流体。事实上，牛顿流体的例子也很多，如水、空气等。

非牛顿流体

关于粘度，还有一些知识要讲。对于大多数流体来说，它的粘度在很大程度上与温度有关。当温度越高的时候粘度越低。事实上，大多数流体的粘度并不是一个衡量，剪应力与剪应变之间并不总是线性关系。

当一种流体的剪应力和剪应变不符合线性关系的时候，我们就称这种流体为非牛顿流体。如果我们把剪应力当成纵坐标，把剪应变当成横坐标，那么我们将发现有两种常见的非牛顿流体。一种是粘度随着剪应力的增长而增加，我们称这种流体为剪切增稠流体，比如常见的玉米淀粉和水的组成。另一种是粘度随着剪应力的增加而减少，我们称为剪切稀化流体，比如酸奶，如果快速搅拌的话它就会变稀，女生的很多化妆品也有这种特性。

剪切稀化液体会产生一种凯伊效应，这是1963年英国工程师艾伦·凯伊首次提出的。当把液体倒入到一固体表面时，表面会喷出一束液体与倒下的液体相会。科学家还曾经把固体表面换成了肥皂泡，同样也发生了凯伊效应。

宾汉塑性体

宾汉塑性体是由工程师宾汉于1919年提出的一种理想物体，它有着非常有趣的特性。在低剪切力的情况下，它就表现得像是一个固体。当剪切力超过它的屈服极限的时候，它就变成了牛顿流体。

生活中常见的牙膏就是宾汉塑性体的典型例子。当我们不动牙膏的时候，它就那样堆在那里。但是当我们用力把牙膏从管子里挤出来的时候，它就会像流体一样从管子中流出。