pg下载通道 舌尖上的非牛顿流体

此来源乃是力学与实践微信公众号，其公众号的ID为lxysj_cstam ，作者是姜楠，该文章存在略微的删减之处。

从流变学这个角度出发，本文介绍了多种食品里非牛顿流体的奇妙特性，这些特性包括挤出膨大，还有剪切变稠，以及剪切变稀，亦有拉丝效应，此外还介绍了这些性质在日常生活当中的应用，以及在工业生产里面的应用。

机器挤出的面条会变胖

我身为北方之人，对面食颇为喜爱，面条更是其中我最为钟爱的，鉴于此专门购置了一台面条机，意图自行轧面条。面条机具备多种模具，存在圆形的、扁形的，有着粗的、细的，能够依照自身喜好去挑选。我挑选了直径为1.80毫米细孔的模具，然而将面条挤出一看，面条明显要比模具直径1.80毫米的细孔粗上许多，差不多将近2.90毫米（可见图1），这究竟是怎么一回事呢？原来这乃是非牛顿流体的挤出膨大效应。

图1 面条机将面条挤出模具小孔

面粉里头存有大量的蛋白质，还有淀粉，以及纤维素等高分子物质，好多高分子物质都具备挤出膨大效应，高分子物质在没受到外力之际，当中的分子链会蜷缩成小团，一旦施加了外力作用，分子链就会沿着外力方向舒展开来。将面粉跟水搅拌在一起形成小面团，小面团经由螺杆被压进模具的小孔之中，高分子物质的分子链受螺杆推力影响，不得不顺着小孔方向而取向，分子链蓄积了一定的弹性势能，取向进程的时间十分短暂，鉴于高分子具有黏弹性，一旦面条脱离模具小孔，压力随之消失，这种取向作用便会消失，分子链的弹性势能得以释放，进而产生回弹效应，在宏观层面呈现为面条将会胀粗些许。似乎面条机模具设计者尚不明白挤出膨大效应的原理，面条机模具的小孔理应设计得再小一点。制作裱花蛋糕之际，能看到挤出奶油或者奶酪时的小孔极小，然而被挤出的奶油或奶酪条却要比小孔粗，这同样是挤出膨大效应（见图2）。

图2 奶酪挤出膨大效应

高分子物质存在挤出膨大效应，这在高分子材料生产里pg下载麻将胡了安卓专属特惠.安卓应用版本.中国，是特别需予以考虑的重要因素，对产品模具设计尤为重要。于高分子线材生产中，依据挤出物胀大系数，模具孔径必须比所生产线材直径小，方可生产出合格线材。要是依设计线材直径加工模具孔径，那生产出的线材肯定比设计直径粗。在生产矩形截面产品时，聚合物熔体从矩形截面模具口流出 ，管截面长边处的胀大，要比短边处的胀大更显著。特别是在管截面的长边的正中央部位呈现出胀大最为明显的状况。所以呢，要是规定生产出来的产品的截面为矩形模样的话，那么口模的形状就不可以是矩形的，而是必然得呈现出四周侧边的中间位置都向内凹陷的那般形状（具体可见图3）。

图3 矩形截面挤出模具的形状

肉馅越搅拌越费力

北方过年，每家每户都要做饺子，包饺子调馅之际会发觉，朝着同一个方向搅动肉馅，尤其是羊肉馅，肉馅会愈发浓稠，搅动起来愈发费劲。此是由于肉馅亦是非牛顿流体，确切而言是剪切变稠流体。这般的非牛顿流体，其黏度会跟着流速梯度的增大而提升，这是鉴于当颗粒浓度非常高且趋近最紧密排列的时候，两层之间的相对运动将会让颗粒脱离最紧密排列，这时便需要耗费额外的能量。当流速增大进而让颗粒动能升高时，会产生絮凝现象，这同样会使黏度增大。有不少存在剪切变稠现象的流体存在于食品范畴内，像芝麻酱、 肉糜、淀粉浆、面糊之类，凉拌菜之时少不了芝麻酱，要是用筷子快速对芝麻酱予以搅拌，便能够发觉它在搅拌过程中变得越发黏稠起来，感受到具备相当大的阻力，故而在搅拌这一类物质之际pg下载通道，需要逐一添加适量水分以此降低其黏度。

工业上，剪切变稠的应用很重要，有人发明了“剪切增稠液”(Shear ThickeningFluid)(STF)，把极其细小的纳米球形微粒（像SiO2球形微粒）混入不挥发、流动性好的无毒液体里，形成悬浮液或者凝胶，这种流动性很强的液体与坚硬微粒结合后，就能形成性能非比寻常的剪切增稠液体。这种新型的液态材料，平常的时候极易发生变形现象，纳米级的硬质粒子呈现出悬浮的状态，然而，一旦遭受到冲击，在碰撞的那个点上，原先处于悬浮状态的硬质纳米粒子就会突然间聚集成为微粒簇，进而使得剪切增稠液体在刹那间变得异常坚硬，阻挡致命冲击给人体带来的伤害。当子弹以高速撞击这种材料时，“剪切增稠液”防弹衣就会吸引撞击所产生的能量，并迅速变得极为坚硬。

利用这种有着剪切增稠特性的液体，也能够制作多种人体防护装备，这些防护服装以及服饰，主要用以防止和减少运动物体冲击带来的伤害与损害，防止和减少穿刺带来的伤害与损害，防止和减少切割带来的伤害与损害，防止和减少撕裂带来的伤害与损害，防止和减少拉伸带来的伤害与损害，具备防冲击功能，具备防破片功能，具备防刃刺功能，具备防锥刺功能pg下载赏金下载，具备防针刺功能，具备防切割功能，具备防砍功能，具备防砸功能，具备防链锯切割功能，具备防飞溅功能。平时穿用的STF防护服，极为柔软舒适，一旦遭遇砍刀、匕首等利物的砍、刺，以及破片冲击，在受到冲击的刹那，会变得坚韧异常，并且能够让冲击力沿着织物迅速地散开，大幅度降低单位面积的压强，当冲击力消逝后，剪切增稠液会再度恢复为液体状态，织物也会再次变软。

液体防弹衣为何得名原因在于，为何它是由英国BAE系统公司所制造研发，怎样是使用了“剪切增稠液”这种液体，这种液体在遭受子弹冲击之时会怎样变硬，变硬之后如何能起到阻挡子弹的作用，新型的液体防弹衣（即图4所示之物），怎样能够为士兵提供前所未有的有效保护，又如何可以保证他们能够自由灵活地进行运动，不再遭受笨重传统防弹衣的限制，在两层芳纶1414织物之间，“剪切增稠液”又能怎样被喷涂，喷涂之后从而制成超强超薄防弹衣。原本芳纶1414材料强度乃是钢铁的五倍，所以它被视作标准的防弹衣材料。这种新型超强超薄防弹衣相比普通防弹衣薄了许多，其重量仅为普通防弹衣的一半。

图4 英国BAE系统公司研制的液体防弹衣

酸奶与剪切变稀

购进的酸奶时常会相对浓稠，运用吸管吸取会颇为费劲，当此之际要是借助小勺搅动几下，酸奶便会变得相对稀薄，此即剪切变稀现象，含有剪切变稀特性的食品还有冰淇淋、蛋黄酱、番茄酱以及植物蛋白型饮料等等。

有一种具有剪切变稀特性的润滑脂，当对其施加一个外力时，润滑脂的流动会逐渐变软，其表观黏度会降低，然而一旦处于静止状态，经过很短的时间，它的稠度就会再次恢复。润滑脂的这种特性，使得它能够在不适于润滑油进行润滑的部位起到润滑作用，进而显示出它优良的性能。此外，许多日化用品像牙膏、洗发露、润肤露等，都是属于剪切变稀的非牛顿流体。

拔丝菠萝与拉丝效应

以拔丝菠萝、拔丝香蕉、处于图5的拔丝苹果、拔丝山药、拔丝紫薯、拔丝元宵等作为菜品，它们属于过年时餐桌上能够收获美味感受的佳肴，那些呈现出亮晶晶样子的细糖丝显得玲珑剔透，其模样看上去那般具有足够的吸引力。蔗糖在食用油里进行加热，当熔化达到一定温度的时候，便能够拉扯出亮晶晶的细糖丝，而这就是被称作非牛顿流体的拉丝效应。

图5 拨丝苹果的拉丝现象

孩子们常常会去买下一朵个头极大且洁白无瑕的棉花糖，然后举着它一边走着一边吃，棉花糖呢，它是把白砂糖颗粒拿去加热使其熔化之后，借助旋转所产生的剪切效应，将糖浆牵拉成为细丝进而制作而成的（图6）。

图6 拔丝制作的棉花糖

要是认真留意制作糖葫芦的流程，能够发觉，把挂满热糖浆的山楂串，需使劲在泡过水的木板上按压一下，接着来回搓动一番，处于山楂靠着木板的那一侧，便会拉出一层薄薄的糖片（图7），这实际上同样是糖浆的拉丝过程。

图7 糖葫芦上的糖片

若论拉丝冠军，那必定非蚕与蜘蛛莫属，蚕的腹部存有丝腺，这里面完全充斥着作为蚕丝原料的物质，也就是丝蛋白的胶质溶液，此物质被称作丝液。“后部丝腺”乃是合成丝蛋白的具体所在之处，而“中部丝腺”则是用于贮存丝液的所在之地。蚕的头部存在着一个凭借“角质蛋白”形成的部位，叫做“调节口”，当丝液流经这个地方的时候，通过针对丝液的流量进行恰当适度的调节，就能够拉拽出极为纤细且十分漂亮的丝线，这丝线的直径能够细至0.002毫米，其长度可以达到1200米左右，由此还留下了“春蚕到死丝方尽”这样的美妙语句。当代化学纤维产业当中，人群正于仿效蚕所操持劳作，借由“拉丝”之举措制造如尼龙、涤纶这般形形色色各色各样各自不同诸般合成纤维，但于最初制成丝状之际以前，需先针对熔融状态下的聚合物液体施加极大强烈程度很大程度颇为巨大的压力，致使其自一道小孔去加以挤压输出，而后再予以牵拉。究竟怎样以快速且优良的方式拉出丝来，恰恰正是“流变学 (Rheology)”里“拉丝流动”所探究钻研研讨的要点内容。事实上，当前我们依旧难以企及蚕，尚无法像蚕那样仅凭单一拉牵便能够制造出精美漂亮且坚韧坚固扎实的丝线来。

结束语

众多日常生活里，像衣食住行等各个方面，都存在着好多运用了力学知识、跟力学原理及其现象相关的事物，同时，工业生产之中，有好些技术是借助力学知识以及力学原理才产生的，而力学又跟人类的生产与生活紧密相连。只要我们用心去观察，而且仔细地思考过后，就能够察觉到这类原理，还有那些奇妙的现象，进而感受到观察生活以及认识力学所带来的乐趣，最终为科学技术的进步贡献出一份力量。