自從網民知道了非牛頓流體遇強則強的作風,很多人提到了用非牛頓流體做防彈衣。說到防彈衣,還得看國際硬通貨「凱夫拉縴維」防彈衣。由於其出色的防彈能力,當中國在80年代開始進口杜邦產品時,美國政府甚至不允許杜邦將其凱夫拉品牌產品出口到中國,以防中國使用這種高質量的材料改善甲防護領域。
我們來看看局座張召忠如何說的?
2015年波蘭開發了液態防彈衣。一旦發射了子彈,用這種液體製成的防彈背心會突然變硬並膨脹,但是沒有受到壓力的部分仍然是可流動的液體。這樣,可以有效地分散子彈的影響。如今這家波蘭公司他們依靠一種這款「水」的產品,或許將改變凱夫拉在防彈衣領域的霸主地位。
防彈衣包含的就是合成液體「非牛頓流體」。該波蘭公司設計的液體防彈衣的保護原理是在「非牛頓流體」中使用「剪切變粘稠」的特性。當施加力時,液體本身的結構改變,粘度和硬度增加,並且剪切力不成比例地增加。同時液體的體積膨脹,子彈的力量均勻地分散在防彈衣上。
在研究過程中,人們發現,當這種神奇的液體與凱夫拉爾纖維結合使用會有更加奇妙的結果,用非牛頓流體浸漬的凱夫拉縴維受到衝擊和刺穿時,由於內部非牛頓流體的強剪切增厚行為,其對子彈衝擊或尖銳刀刺的抵抗力急劇增加。防護效果將大大優於的凱夫拉縴維防彈衣。
右邊是非牛頓流體浸泡的凱夫拉縴維
那麼到底什麼是非牛頓流體呢?
雖然這種神奇液體聽起來滿滿的高不可攀,實際但在日常生活中也很常見。例如陶瓷泥,玉米澱粉,牙膏等「濃」液體都是有這一特性。
科學家對此有很多解釋,但是唯一可信度最高的是:玉米澱粉分子懸浮在水中。當受到壓力時,分子之間的水將被擠出,然後澱粉分子將相互擠壓。正是由於這種性質,它贏得了許多視頻創作者的青睞。將該非牛頓流體置於液壓機之下,甚至置於火車軌道上進行實驗。
通過日常觀察,您可能會感覺到固體很硬,而流體又柔軟又易流動。然而這只是一種表面現象,因為許多固體也有流動現象,只是慢到我們發覺不了,例如瀝青。
網際網路上充斥著這種非牛頓流體的視頻,所以很多人認為非牛頓流體是由玉米澱粉和水組成的,有些人甚至問道:「非牛頓流體能阻擋穿甲彈嗎? 」
非牛頓流體的奇妙
爬杆效果:在僅粘彈性流體和非牛頓流體的燒杯中,旋轉實驗杆。它將朝杯的中心流動並爬上杆,液體表面將變得凸形。
射流膨脹:也稱為巴魯斯效應,如果非牛頓流體被迫從一個大容器中流入毛細管,然後從毛細管中流出,則射流的直徑會大於細管。甚至有些比例能超過10。在消防用水中添加少量的非牛頓流體可以使從消防車水龍頭噴出的水頭增加一倍。
虹吸:當從非牛頓液體容器中緩慢提起試管時,您可以看到儘管不再將試管插入液體中,但液體仍不斷從杯子中抽出並繼續流入試管中。
當然也有很多將非牛頓流體應用在娛樂項目:如看著他們在立體聲音響上跳舞和跳上非牛頓流體池大膽的玩耍而不下沉;更有閒的沒事做用保齡球來檢查非牛頓流體的保護水平。
不過最腦洞大開的還是有軍迷朋友假象非牛頓流體在裝甲車的表面,那樣會不會炮彈打到他的身上都會被反彈崩飛呢?
牛頓與非牛頓拓展
剪應力是一種切向應力,它等於剪切力除以面積。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。
剪切應力與剪切應變成線性關係的流體稱為牛頓流體。實際上,有許多牛頓流體的例子,例如水和空氣。
當流體的剪切應力和剪切應變不滿足線性關係時,我們將此流體稱為非牛頓流體。並且發現非牛頓流體受剪切力時也不全部都是增稠,還有很多會稀化,比如攪拌中的酸奶。
賓漢塑體它有著非常有趣的特性。在低剪切力的情況下,它就表現得像是一個固體。當剪切力超過它的屈服極限的時候,它就變成了牛頓流體。
當然小編認為研究透徹賓漢塑性體,找到匹配的材料說不準還真能做出反彈炮彈的裝甲車呢!