在網上搜索“非牛頓流體”，映入眼簾的是一大堆在特製的流體上奔跑的影片。這種流體用玉米澱粉和水按一定比例製作而成，具有“遇強而強”的性質。當它受力時，它就會變稠，且所受的力越大，它就變得越稠。於是，人們可以在它上面跑動而不會往下沉。但是，當你靜止不動時，你就會慢慢往下陷。

科學家對此有許多種解釋，但是可信度最高的只有這種：玉米澱粉分子懸浮在水中，當它受到壓力時，分子之間的水就會被擠出，此時澱粉分子之間就會互相擠壓。也正是這種性質，它獲得了許多影片創作者的青睞，這種非牛頓流體被放在液壓機下甚至是火車鐵軌上做實驗。

網上鋪天蓋地的都是這種非牛頓流體的影片，於是很多人就認為非牛頓流體就是玉米澱粉和水的組成，甚至還有人提問“非牛頓流體能阻擋穿甲彈嗎？”今天，我們就來好好聊聊到底什麼是非牛頓流體。

透過日常中的觀察，你可能會覺得固體是硬的，流體是軟的、是可流動的。但是這種對流體的定義不是令人滿意的，因為許多固體也存在流動現象，只是它非常緩慢，比如瀝青。

如果我們看一看分子結構，我們會發現固體的分子結構緊密排列，而流體的分子結構則較為疏遠。這樣看起來就比較科學了。但是這還是不夠的，因為我們沒有定量的手段來判斷緊密和疏遠的界限，也就沒辦法區分許多固體和流體的差異。

那麼工程學上是怎樣對流體進行定義的呢？我們知道流體會流動，流動會產生形狀上的變化，那麼這種變化會持續多長時間呢？只要在流體中存在切向力，那麼這種變化就永遠存在。於是，我們在工程中認為流體是一種在剪應力作用下會持續發生形狀變化的東西。

定律剪應力是一種切向應力，它等於剪下力除以面積。流體對剪應力產生的抗力，則是由流體的一個特性決定的，這就是粘度。粘度也是艾薩克•牛頓考慮過的一個問題。他設計的一個理論實驗是，兩個平行的板子，中間充滿了流體，其中一個板子固定，另一個板子以速度U移動。牛頓透過觀察發現，內摩擦力正比於流層間的面積，且與流層移動的相對速度成正比。於是他就總結出了牛頓內摩擦力定律。

式中，τ為流體的剪應力，μ為流體的粘度，而du/dy是流體的速度梯度，稱為剪應變。剪應力與剪應變成線性關係的流體就稱為牛頓流體。事實上，牛頓流體的例子也很多，如水、空氣等。

關於粘度，還有一些知識要講。對於大多數流體來說，它的粘度在很大程度上與溫度有關。當溫度越高的時候粘度越低。事實上，大多數流體的粘度並不是一個衡量，剪應力與剪應變之間並不總是線性關係。

當一種流體的剪應力和剪應變不符合線性關係的時候，我們就稱這種流體為非牛頓流體。如果我們把剪應力當成縱座標，把剪應變當成橫座標，那麼我們將發現有兩種常見的非牛頓流體。一種是粘度隨著剪應力的增長而增加，我們稱這種流體為剪下增稠流體，比如常見的玉米澱粉和水的組成。另一種是粘度隨著剪應力的增加而減少，我們稱為剪下稀化流體，比如酸奶，如果快速攪拌的話它就會變稀，女生的很多化妝品也有這種特性。

剪下稀化液體會產生一種凱伊效應，這是1963年英國工程師艾倫·凱伊首次提出的。當把液體倒入到一固體表面時，表面會噴出一束液體與倒下的液體相會。科學家還曾經把固體表面換成了肥皂泡，同樣也發生了凱伊效應。

賓漢塑性體是由工程師賓漢於1919年提出的一種理想物體，它有著非常有趣的特性。在低剪下力的情況下，它就表現得像是一個固體。當剪下力超過它的屈服極限的時候，它就變成了牛頓流體。

生活中常見的牙膏就是賓漢塑性體的典型例子。當我們不動牙膏的時候，它就那樣堆在那裡。但是當我們用力把牙膏從管子裡擠出來的時候，它就會像流體一樣從管子中流出。

非牛頓流體

非牛頓流體廣是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體，指的是其剪應力與剪下應變率之間不是線性關係的流體。非牛頓流體其實很常見，絕大多數生物流體都屬於現在所定義的非牛頓流體。比如人身上血液、淋巴液、囊液等多種體液，以及像細胞質那樣的“半流體”都屬於非牛頓流體。

遇強則強”

太白粉溶液是典型的非牛頓流體，它的主要特徵是：流體的粘度會因為受到的壓力或速度而變化，壓力越大速度越快，粘度會增加，甚至可以成為暫時性的固體。一盆太白粉的水溶液，如果你將手緩慢的插入水溶液中你的手會沒入其中，當你拿出來時手上會沾滿白色的太白粉溶液。可是當你用力搥打非牛頓流體時，接觸面因為壓力大而粘度增加，它就會“變硬”。

子彈無法穿透

非牛頓流體介乎於液體與固體之間。當它的表面受到壓力時，會開始變硬，具備一定的固體特性。當表面沒有壓力時，又非常柔軟，和液體一樣。根據這種特性，有人已經研發製作“非牛頓流體”防彈衣，它會比老式防彈衣舒適柔軟，而且防彈效能也會更加優秀，或許會成為主流運用到各個領域。

材料學必須有新的突破。高強度空心纖維裡灌注非牛頓流體材料也許是一種選擇。目前最好的柔性材料還是凱夫拉，也許某一天會出現液體防彈衣。

理論上非牛頓流體是可以防子彈的穿透，但是猶豫需要的量較大才能有放穿透效果，這樣會使士兵負重增加，遠沒有中國防彈陶瓷輕。而且中國陶瓷防彈衣不但輕便而且舒適性也比較好，不至於捨本逐末用非牛頓流體做防彈衣，不排除以後有很好的科技材料製作的流體更輕，防穿透性更高。

非牛頓流所受到的壓力越大和速度越快，它的粘度會增加，或者瞬間形成為固體。但是子彈能不能擊穿，也得看非牛頓流體裝到容器裡的重量和薄厚有關，在一定的重量和薄厚的情況下理論上子彈是打不穿的。

理論上非牛頓流體具有製作防彈衣的優點，但是非牛頓流體在一定的厚度和重量的情況下子彈是擊不穿的，如果以目前的情況，用非牛頓流體制作防彈衣有些不困難，防彈衣要求是輕快便捷，但是將來隨著科技的發展非牛頓流體也許很快運用於防彈衣領域。