舌尖上的非牛顿流体

从流变学的角度来看，本文介绍了各种食物中非牛顿液的奇妙特征生产。应用。

机器挤出的面条会变胖

我来自北部，喜欢吃意大利面。其中，面条是我的最爱。我为此买了一台面条机，并计划自己滚动面条。面条有许多模具，包括圆形，扁平，厚和薄。您可以根据自己的喜好选择。我选择了直径为1.80毫米的霉菌。当我挤出面条时，我看到面条显然比直径为1.80毫米的细孔厚得多，近2.90毫米（见图1）。这是怎么回事？事实证明，这是非牛顿流体的挤出膨胀效应。

图1 Noodle机器将面条挤入模具中的小孔

面粉含有大量蛋白质，淀粉，纤维素和其他聚合物物质，许多聚合物物质具有挤出和膨胀作用。当聚合物物质没有受到外力的影响时，它的分子链会卷曲成小球。一旦施加了外力，分子链将沿外力的方向扩展。将面粉和水混合到小面团中，将小面团用螺钉压入模具的小孔中。聚合物物质的分子链被螺钉推动，被迫沿小孔的方向定向。分子链存储了一定量的弹性势能，并且方向过程的时间很短。由于聚合物的粘弹性，一旦面条离开霉菌孔并且压力消失，这种方向效应就会消失。释放了分子链的弹性势能，从而产生反弹效应。宏观的外观是面条会膨胀。较厚。似乎面条机模具的设计师不了解挤出膨胀效果的原理，并且面条机中的小孔应设计较小。制作管道蛋糕时，您还可以看到挤出黄油或奶酪的小孔很小，但是挤出的黄油或奶酪条比小孔厚，这也是挤出和肿胀效果（见图2 ）。

图2奶酪挤出和肿胀效果

聚合物材料的挤出膨胀效应是在聚合物材料的生产中需要考虑的重要因素，尤其是对于产品模具的设计。根据挤出膨胀系数的产生聚合物电线，模具的孔直径必须小于生产的电线直径以产生合格的电线。如果根据设计的线的直径处理模具的孔直径，则生产的电线必须比设计的直径厚。当生产具有矩形横截面的产品时，聚合物从矩形横截面的模具端口融化，并且在管截面的长侧膨胀比短侧的膨胀更为重要。特别是在管道部分长侧的中心，它扩展到最大值。因此，如果所产生的产物的横截面必须是矩形，则模具的形状不能是矩形，但必须是在四个边的中间凹的形状（图3）。

图3矩形横截面挤压模具的形状

您搅拌肉的越多，努力就越多

北方的每个家庭都必须在新的一年里做饺子。在制作饺子和馅料时，您会发现，朝着相同方向搅拌肉，尤其是羊肉填充。肉填充会变得越来越大，搅拌越多，它的努力就越多。这是因为肉填充也是一种非牛顿液，特别是一种剪切厚的液体。这种非牛顿流体的粘度随着流速梯度的增加而增加，因为当粒子浓度高并且最接近最紧密的排列时，两层之间的相对运动将导致粒子偏离最紧的排列，需要额外的能量。当流速增加并且颗粒的动能增加时，会发生絮凝并增加粘度。食物中有许多剪切的液体，例如芝麻糊，切碎的肉，淀粉浆kaiyun.ccm，面糊等。芝麻酱在吃冷食时是必不可少的。如果您迅速搅拌芝麻糊，您会发现它会随着搅拌而变得越来越粘kaiyun全站登录网页入口，您会感到很大。因此，在搅拌这种类型的物质时，有必要逐渐添加适当量的水以降低其粘度。

剪切增厚在行业中也很重要。有人发明了“剪切增厚液”（STF），将极其细的纳米颗粒（例如SIO2球形颗粒）混合到非挥发性和液体中。在良好的无毒液体中，形成悬浮液或凝胶。这种具有较强流动性的流体与硬颗粒结合使用，可以形成具有异常特性的剪切增厚液体。这种新的液体材料通常非常容易变形，纳米级硬颗粒处于悬浮状态。然而，一旦受到影响，最初悬浮在碰撞点的硬纳米颗粒会突然积聚成微粒簇，从而增加剪切的剪切液在瞬间就变得非常困难，从而通过致命的撞击来防止人体对人体的损害。当子弹以高速撞击这种材料时，“剪切增厚液体”的身体会吸引冲击能量，并迅速变得非常困难。

可以使用具有剪切增厚特性的液体制造各种人类保护设备。这些防护服和服装主要用于预防和减少运动物体的撞击，穿刺，切割，撕裂和伸展。损坏和损坏，具有反影响，抗胸腔，抗胸膜，抗锥子，反裁缝，反爪，抗切割，抗切割，抗切割，抗切割，抗斜线，抗斜线，抗链锯切切割和反梯度。 STF防护服通常非常柔软舒适。一旦被砍刀，匕首和其他物体切碎或刺伤，在撞击时，它将变得非常艰难，并且可以迅速沿着织物沿着冲击力分散。降低单位面积的压力。当撞击力消失时，剪切增厚液体会恢复为液态，织物再次变得更柔软。

英国BAE系统公司开发了液体装甲。这项革命性的发明是使用“剪切增厚液体”的液体kaiyun官方网站登录入口，该液体在受子弹影响时会变硬，从而阻塞子弹。新型的液体装甲（图4）可以为士兵提供前所未有的有效保护，同时确保它们自由，灵活地移动，并且不再受到庞大的传统身体装甲的限制。还可以在两层芳香芳烃1414织物之间喷洒“剪切厚液体”，以制造超强和超薄的防弹背心。最初，Aramid 1414材料的强度是钢的五倍，因此也被认为是标准的防弹背心材料。这种新的超薄身体装甲比常规的装甲薄得多，重量仅为一半。

图4英国BAE Systems Company开发的液体防弹衣服

酸奶和剪切稀疏

我购买的酸奶有时更厚，用稻草吮吸会更加费力。目前，如果您用小勺子搅拌几次，酸奶会变得更薄，这是剪切变薄的现象。剪切稀疏的食物包括冰淇淋，蛋黄酱，番茄酱和植物蛋白质饮料。

有剪切的油脂。当施加外力时，油脂的流动逐渐变得更柔软，明显的粘度会降低，但是一旦静止，一致性在短时间后再次返回。这种油脂的特征确定它可以在不适合润滑润滑油的区域进行润滑，并显示出其出色的性能。此外，许多日常化学物质，例如牙膏，洗发水，润肤露等，是剪切稀疏的非牛顿液。

菠萝和刷子效果

这些菜肴在新年的餐桌上是美味的菜肴，例如切碎的菠萝，切碎的香蕉，切碎的苹果（图5），切碎的山药，切碎的紫色土豆，切碎的灯笼节。闪亮的细糖丝非常精致且透明，看起来很吸引人。当蔗糖在食用油中加热并融化至一定温度时，它可以拔出闪亮的细糖丝，这是非牛顿液的刷子效果。

图5：刷苹果的刷牙现象

孩子们通常会买一块白色的大棉花糖，并在举起它的同时吃掉它。棉花糖还可以通过加热和融化白糖颗粒并使用旋转剪切效果将糖浆拉成薄丝（图6）来制成。

图6用切碎的丝绸制成的棉花糖

如果您仔细观察制作蜜蜂的过程，您可以通过按下浸在水中的木板上的山楂串，来回摩擦，将一层拉出一层针对木板。糖切片（图7），这实际上也是糖浆的刷子过程。

图7蜜蜂上的糖片

为了谈论丝绸绘画冠军，蚕和蜘蛛是丝绸腹部的丝绸腺上充满了丝绸的原料 - 丝绸蛋白质的腺溶液，称为丝绸液体。 “后丝腺”是合成丝绸蛋白的地方，“中间丝绸”是储存丝绸液体的地方。蚕头的头有一个由“角蛋白”形成的“调节端口”。当丝绸液体通过它，通过适当地调节丝绸液体的流速，可以将其拉成薄且美丽的丝线，直径薄。它达到0.002毫米，可以达到约1,200米的长度，留下了好句子“蚕，直到死亡才能结束”。在现代化学纤维行业中，人们正在模仿蚕的工作，并使用“刷牙”的方法制造各种合成纤维，例如尼龙和聚酯。但是，当开始进入细丝时，您必须首先向熔融聚合物液体施加巨大的压力，以将其从小孔中挤出，然后将其拉出。如何快速拔出电线正是“流变学”中的“电线绘图流”中所研究的。实际上，我们现在不如蚕，我们不能仅仅通过拉动和拉动它们就无法制作美丽而坚固的丝线。

结论

力学与人类的生产和生活密切相关。日常生活中有许多机械知识，机械原理和机械现象，例如食物，衣服，住房和运输。工业生产中的许多技术都是使用机械知识和机械原理发明的。只要我们观察并仔细思考，我们就可以发现这些原则和美好的现象，体验观察生活和理解力学的乐趣，并为科学和技术的进步做出贡献。

（本文将发表在2017年的“力学和实践”中，文本有轻微的变化）

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