為什麼彩條牙膏的顏色不會混合？天天刷牙，你可能還不太了解牙膏

牙膏是我們非常熟悉的日用品之一，因為我們每天都要刷牙，每天都要擠牙膏。

說到擠牙膏，你是否想過，為什麼牙膏必須被擠壓才會出來，為什麼不能倒出來？

還有，我們可能對這一極其平常的物品甚至缺乏更多的認識，比如，牙膏是液體還是固體？

已有的物質形態知識可以讓我們很容易說出哪些東西是液體，哪些是氣體或固體，但對於牙膏似乎沒有合適的描述。

那麼，牙膏到底是什麼東西呢？

牙膏原來是非牛頓流體

牙膏屬於非牛頓流體，更具體地說應該是屬於賓漢流體，賓漢流體是非牛頓流體中的一種。

非牛頓流體在物理學中的定義是不滿足牛頓黏性實驗定律的流體，即其剪應力與剪切應變率之間不是線性關係的流體。

而我們可以簡單的理解為非牛頓流體是一種「吃軟不吃硬」的流體，你速度越快，它會越硬，你速度放慢，它則表現得很軟。

輕功水上漂雖然沒人能在水中做到，但在非牛頓流體中這種武林神技是完全可以實現的。

絕大多數生物液體，也就是生物體內的液體都屬於非牛頓流體，像血液，淋巴液，細胞質等。

我們熟知的石油，油漆，豆漿，蛋清，融化了的巧克力以及麵團其實也都是非牛頓流體，揉過面的朋友應該深有體會。

賓漢流體又被稱為賓漢塑性流體或賓漢塑料，它是一種特殊的非牛頓流體，生活中常見的例子就是牙膏和油漆。

它的特殊之處在於：當它所受到的力達到某一臨界值時，它才會開始流動。而低於這個臨界值時，它則是普通的彈性體。

這個描述是不是與我們平時擠牙膏的經歷完全相符合呢！

有的牙膏很容易擠出來，而有的就比較費勁了，這是因為不同牙膏它們所需要的力的臨界值不一樣。

當然，基本上所有的牙膏的重力都是比它的臨界值小的，這也是為什麼牙膏不會流出來的原因。

同樣的道理，塗刷在物體表面的油漆也不會輕易地流下來。所以我們必須用刷子將它均勻地塗抹開來。

彩條牙膏的顏色為什麼不混合？

彩條牙膏的不同顏色是在生產時按不同的比例灌進去的，即使是擠出的牙膏，不同顏色的位置依然整整齊齊。

上面說過，賓漢流體的基本特性是受力時會流動，不受力時則呈普通彈性。靜止的時候，也就是不擠牙膏時，牙膏呈現普通彈性，這種狀態其實更類似於固體，所以不同顏色基本上不會混合。

而且，廠家為了防止不同顏色會相互滲入，還在牙膏裡添加了一種高分子試劑，這樣牙膏就更不容易混合了。

靜止的牙膏顏色不混合很容易理解，為什麼擠出的牙膏不同顏色依然不會混合呢？

這其實與流體的流動有關。

流體的流動一般具有層流和紊流兩種形式，從字面就可以理解，前者是「有層次的流動」，而後者是「紊亂的流動」。

牙膏被我們擠出來的過程就屬於層流，因為是有層次的流動，所以它的各部分依然是各居其位，整整齊齊。

層流與紊流都是流體力學中的概念，如何區分一種液體的流動是層流還是紊流呢？

這就要用到雷諾數了。

雷諾數是流體的慣性力與粘性力的比值。當比值較小時，說明粘性力比慣性力的影響大，反之說明慣性力比粘性力的影響大。

前一種情況下流體的流動穩定，呈現層流，後一種情況下流體的流動不穩定，呈現紊流。

對於管道中的流體，雷諾數小於2300的流動是層流，雷諾數等於2300～4000為過渡狀態，雷諾數大於4000時的是湍流。

牙膏被擠出的過程相當於在管道中流動，我們可以推測牙膏的雷諾數是小於2300的。

非牛頓流體是固體還是液體？

既然牙膏是非牛頓流體，那我們問非牛頓流體是液體還是固體，比牙膏是固體還是液體更有意義。

非牛頓流體是固體還是液體，這個問題就像液晶是固體還是液體一樣，目前並沒有明確的定論。

一般認為，非牛頓流體是介於液態與固態之間的一種狀態，既不屬於液體也不屬於固體。

隨著越來越多的物質狀態被發現，通常的物質的氣液固三大基本形態肯定是無法涵蓋所有物質的。

最後

擠牙膏是一件稀鬆平常的事，但現在你知道了，為什麼只有通過擠壓，牙膏才會從牙膏管中出來，而且也知道了為什麼不同的牙膏擠出來需要的力也不相同。

是不是突然覺得擠牙膏也是很有意義的一件事？

當然了，做事可不要像「擠牙膏」一樣拖拖拉拉，那可是會被人吐槽的。