【长知识】

    最近，有人在网上展示自己如何用没嚼过的口香糖砸开了椰子壳。很难想象，这么硬的椰子壳，竟然被软软的口香糖“击破”了！

    这究竟是不是真的呢？网友又是如何做到的呢？

    口香糖属于非牛顿流体

    在解释“口香糖砸开椰子壳”的原因之前，我们先要了解一种特殊的物质——非牛顿流体（Non-Newtonian fluid）。

    非牛顿流体，在物理学定义上，指不满足牛顿黏性实验定律、剪切力和剪应变率为非线性关系的流体，在不同受力条件下会呈现出固体或液体的特质。

    非牛顿流体的类别有很多，主要可以分为纯黏性非牛顿流体和黏弹性非牛顿流体。生活中常见的鸡蛋蛋清、口香糖、血液等，都具有非牛顿流体的特征。

    在各种生活小实验中，大家常用的非牛顿流体通常是纯黏性非牛顿流体中的两类——分别是剪切增稠流体和剪切变稀流体。上面提到的砸开椰子壳的口香糖，就是其中的剪切增稠流体，我们接下来就详细说说它。

    剪切增稠流体：吃软不吃硬

    剪切增稠（shear thickening），是指剪切速率或者剪应力增加到某一个数值时，液体中形成了新的结构，引起了阻力的增加，导致液体的表观黏度增大，同时伴随着体积胀大的现象。

    一般情况下剪切增稠流体呈现出稀软的状态，当受到外部剪切力时，如撞击等猛烈刺激，流体内部的分子间应力就会变大，外在表现为黏度升高，质感就会变得坚硬，也就是俗称的“遇强则强”“吃软不吃硬”。

    而口香糖之所以能砸开椰子壳，就是因为口香糖中含有的胶基成分正属于这种剪切增稠流体；如果轻柔地按压口香糖，会感觉到它的触感很黏软，但要是快速打击，口香糖就会瞬间变硬，加上用力向下砸椰子时冲击带来的反作用力，分分钟刺穿椰子壳也就不足为奇了。

    日常生活中，我们也可以轻易地制作出一种剪切增稠流体，比如用玉米淀粉和水混合之后形成的水淀粉。

    用勺子搅拌这种水淀粉，你就会发现，随着搅拌速度的增加，搅拌难度也在增大。当搅拌到一定程度时，你用勺子使劲、快速戳水淀粉的表面，可能无法戳动；但若把勺子放在水淀粉表面，它却会慢慢下沉。

    剪切增稠流体的实际应用很广泛。在科研领域，已有利用这一流体特质制作的液体防弹衣，比起普通的纤维防弹衣，它穿起来更加舒适、防弹效果也更好。

    剪切变稀流体：吃硬不吃软

    与剪切增稠流体相反，剪切变稀流体（剪切稀化，shear thinning）则是指流体的黏度随剪应变率的增加而减小，也就是“遇强则弱”“吃硬不吃软”。

    一般情况下，在没有受到剪切力时，它们呈现出黏稠的状态，如果对其施加足够大的剪切力，如快速搅拌，流体就会变稀。

    举例来说，我们常用的番茄酱，就是剪切变稀流体的一种。用完的番茄酱瓶瓶底常会有一层番茄酱，轻轻倒置无法将剩余酱汁流出，但当我们敲击瓶底或大力甩瓶身后，番茄酱就能流出。

    沼泽也是一种剪切变稀流体，当人们陷入沼泽时，如果快速挣扎，反而会让沼泽变稀，进而加快人体下陷速度。所以我们看到一些求生指南告诉大家，一旦陷入沼泽，不要用力挣扎而是要尽量展开四肢延缓下沉的速度。这一求生要领，大家一定要切记。

    嚼过的口香糖或失去“神力”

    回到“口香糖砸开椰子壳”的问题，如果是用嚼过的口香糖，还能砸开椰子壳吗？

    这个问题就要从口香糖的成分说起了。口香糖的主要成分是糖和酯胶基质，嚼过的口香糖里，糖分被人体吸收，糖分变少、水分变多，这导致其结构发生改变，其非牛顿流体的属性也随之消失了。

    相比未嚼过的口香糖，嚼过的口香糖剪切增稠效果较差，自然也就失去了“神力”，砸椰子壳的效果也就打了折扣。

    从网上的“口香糖砸椰子壳”看：一是口香糖应捏成锥体状，最好大一些；二是砸的时候要稳、准、狠，这样成功概率会比较大。还有最重要的一点，一定要在坚固可靠的容器里面砸，不然砸下去之后虽然成功破开了椰子壳，但里面的椰汁可能就全都流走了。

    （来源：数字北京科学中心）