宾汉流体：有时像固体有时像液体

发表时间：2024-11-22 22:43:53 来源：杏彩官网注册地址

  我们每天早上起床后都会刷牙，可是你有没有想过，为什么牙膏在无外界的力的作用时看似为固体，即便把牙膏管倒过来，牙膏也不会流出来？当牙膏管受到挤压后，为什么牙膏便从管内“流”出来？当牙膏被挤到牙刷上无外界的力的作用时，又能继续保持固定形态不变形？这种神奇现象的存在要从流体的性质说起。

  流体在我们生活中很常见，水、空气、血液、酱油、胶水都是典型的流体，而牙膏也是一种流体。流体由众多分子组成，而分子间存在比较大的间隙，因此分子的平衡位置始终处于运动状态，这就是物体的流动性。正是由于这种流动性，流体在外力作用下各部分之间会发生相对运动，发生相应的形变。不同流体的流动难易程度和流动速度各不相同。比如，在相同的外力作用下，水要比油更容易流动，且流速也相对较大。这是因为流体内部的内摩擦力对流动起到了阻碍作用，而不同流体的内摩擦力不一样。液体的内摩擦力被称为流体的黏度，是量度液体流动性的一个基本物理量。

  流体流经固体表面时，流体分子间强大的吸引力和造成流体的内聚力，以及流体与固体之间有着的附着力，都会造成流体内部层与层之间出现速度差，运动较慢的液层会对运动较快的液层起到阻滞作用。如果要保持一定的速度梯度即维持稳定的流动，就需要对液体施加恒定的力，即剪切应力，简称切力。

  在层流条件下，牛顿流体单位上的剪切力和速度梯度成正比关系，符合这种关系的流体都被称为牛顿流体，比如纯液体（如水、甘油等）、小分子的稀溶液或分散相含量很少的分散体系等。而不符合牛顿公式的流体则被称为非牛顿流体，牙膏就是一种叫做宾汉流体（又称塑性流体）的非牛顿流体。与牛顿流体相同的是，宾汉流体的剪切应力和剪切速率也是成线性关系。但宾汉流体存在一个屈服应力，其流动的前提是外力必须大于屈服应力。

  除了牙膏之外，日常用的洗面奶、护手霜等都有此特性。房屋装修用的油漆也属于宾汉流体，在搅拌和涂刷时其能够流动，但在涂刷在墙上后便不会因为重力而变形。由此可知，油漆的屈服应力也是大于其自身重力的。

  宾汉流体中的填充物形成了三维网状结构，具有一定的强度。受到的外力较小时，能够阻挡外力；受到的外力较大时，这种三维网状结构则被破坏，随即发生流动。所以当你挤牙膏时，它才会从管子里面“流”出来。

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