說起彩條牙膏，相信很多人家里都有。讓人疑惑的是，無論怎么擠這種彩條牙膏，擠出來的膏體顏色都依舊分明，不會混在一起。
為什么這些顏料在牙膏包裝里不會混為一團(tuán)呢？有人說，之所以顏色能自動區(qū)分開是因為牙膏是非牛頓流體，也有人說是因為牙膏是賓漢流體。那么，到底是誰能讓牙膏彩條自動區(qū)隔開？賓漢流體和非牛頓流體是什么關(guān)系？下面我們就來說一說。
彩條牙膏，圖片來源：電商平臺截圖
牛頓流體與非牛頓流體
首先說一說牛頓流體和非牛頓流體。
在日常生活中，我們會看到各種各樣的流體，水、牛奶、果汁、空氣、沙拉醬、番茄醬等，這些流體其實并不一樣。
常見的水、牛奶、果汁之類的流體，可以被看作是牛頓流體，這一類流體的特點(diǎn)是，剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變率成正比。簡單理解就是，在溫度和壓強(qiáng)相同的情況下，液體的黏度跟受到的外力無關(guān)。
比如我們直接把水從瓶子里倒出來，跟使勁擠壓瓶子把水?dāng)D出來，水的黏度幾乎不會發(fā)生什么變化。
有了牛頓流體作類比，非牛頓流體也就比較好理解了，它指的就是黏度跟受到的外力有關(guān)的流體。
非牛頓流體有三類：剪切增稠流體（脹流性流體）、剪切稀化流體（假塑性流體）以及賓漢流體。
1、剪切增稠流體
顧名思義，這一類流體的特點(diǎn)是在外力增大的情況下黏性會增大。日常生活中，比較容易見到的是玉米淀粉與水的混合物。
如果你感興趣可以試一試，把水和玉米淀粉按照 1:1.25 到 1:1.3 的比例混合，得到的淀粉糊糊就是一種剪切增稠型的非牛頓流體。
在受力比較小的情況下，它的黏度也不高，你可以很輕松地拿手指輕輕攪拌。但如果突然對它施加一個比較大的力，比如使勁朝著它打一拳，它突然受到外力之后黏度會變大，變得“硬邦邦”的。
但是牙膏顯然不屬于這一類非牛頓流體，否則你擠牙膏越使勁就越難擠出來。
2、剪切稀化流體
跟剪切增稠流體相反，這種非牛頓流體受到外力越大，黏性會變得越小，也就是變得更稀。在日常生活中其實也很常見，人體的血液、番茄醬、花生醬等等，都是這一類非牛頓流體。
如果你家里有瓶裝的番茄醬也可以試一試，如果直接拿起瓶子往外倒，番茄醬黏性很大，很難倒出來，但是如果你一邊搖動瓶子一邊往外倒，番茄醬就會變稀，自己就會流出來（當(dāng)心不要甩到別人身上）。
牙膏受到外力之后能夠被擠出來，看起來有點(diǎn)像這一類非牛頓流體，但實際上不是。牙膏屬于第三類非牛頓流體——賓漢流體。
3、賓漢流體
這種流體的數(shù)學(xué)模型是尤金·C·賓漢（Eugene C. Bingham）提出的，所以被稱作賓漢流體。
這種流體和前面提到的剪切稀化流體不同，剪切稀化流體在受到的外力增加的情況下，黏度會緩緩下降（即流動性會緩緩增加）。
而賓漢流體在不受外力以及受到外力比較小的時候，表現(xiàn)出的是固體的特征。在達(dá)到臨界值之前，它都不會表現(xiàn)出流動性。而當(dāng)外力達(dá)到臨界值之后，它會突然表現(xiàn)出流動性，牙膏正屬于這一類流體。
在平時存放運(yùn)輸?shù)臅r候，牙膏受到的外力很小，幾乎可以視為固體。只有當(dāng)受到外力擠壓的時候，它們才會像黏稠的液體一樣被擠出來。而且外力一旦停止，里面的牙膏也不會繼續(xù)往外流，所以不會把牙膏弄得到處都是。
當(dāng)然了，擠出來的牙膏如果不小心掉在水池里，它們也不會自己流走，會像固體一樣待在那，直到你去清理它們。
賓漢流體讓彩條“自動隔離”
知道了賓漢流體的特征，我們就能夠理解彩條為什么能夠“自動隔離”了。在不受外力或未受到足夠的外力時，不同顏色的彩條都可以視作固體，它們當(dāng)然不會跟旁邊的顏色混到一塊。
在受到擠壓之后，牙膏雖然能夠流動了，但黏度依然是比較大的，所以它們能夠以分離的條帶形式出現(xiàn)在你的牙刷上。
當(dāng)然了，有一些彩條牙膏的彩色部分和白色部分是前后分布的，它們的蓋子內(nèi)部有特別的結(jié)構(gòu)。
經(jīng)過特別設(shè)計的牙膏蓋子，圖片來源：參考文獻(xiàn) 4
在擠壓的時候，后端的白色牙膏從中間粗粗的孔里被擠出。而前端帶有顏色的牙膏，則從粗孔旁邊更小的孔里被擠出來。通過這種方式，也可以讓擠出的牙膏呈現(xiàn)彩條狀。
特制的彩條牙膏蓋子，圖片來源：Play with me - Toys for Kids
牙膏尾部的小方塊的顏色，可以辨認(rèn)牙膏成分是天然還是化工？
在搜索牙膏“彩條”相關(guān)的內(nèi)容時，還看到一則和彩色條帶有關(guān)的謠言，在此也給大家做一下說明。
不知道你有沒有注意過，在牙膏包裝的尾部，往往也有一個“彩條”小方塊。關(guān)于它，曾經(jīng)有一則流傳很廣的謠言：純天然成分的牙膏，尾部小方塊顏色是綠色的；天然成分加藥物的牙膏，小方塊顏色是藍(lán)色的；小方塊顏色黑色，則表示牙膏是完全的化學(xué)成分。
圖片來源：科普中國
這種尾部標(biāo)簽和顏色的對應(yīng)是毫無依據(jù)的。牙膏尾部的彩色標(biāo)簽僅僅是為了方便機(jī)器定位牙膏的尾部，基于這個位置進(jìn)行切割封裝。
不同的顏色只是為了方便與包裝顏色進(jìn)行區(qū)分，方便機(jī)器識別，跟牙膏的成分沒有任何關(guān)系。
而如果仔細(xì)觀察牙膏的成分，這個謠言也會不攻自破，在綠色標(biāo)簽的牙膏成分里，也赫然寫著大量所謂的“化學(xué)物質(zhì)”，所以根據(jù)標(biāo)簽顏色判斷成分的說法毫無依據(jù)，而恐慌“化學(xué)物質(zhì)”本身也是毫無必要的。
參考文獻(xiàn)
[1]https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/bulletin/13/nbsbulletinv13n2p309_A2b.pdf
[2] https://www.colgate.com.hk/oral-health/selecting-dental-products/what-is-a-toothpaste-color-code
[3] https://www.sciencefocus.com/science/striped-toothpaste
[4] https://patents.google.com/patent/US5324505A/en
[5] http://www.cocia.org/detail/985/
策劃制作
作者丨科學(xué)邊角料 科普創(chuàng)作者
審核丨孫明軒 上海工程技術(shù)大學(xué) 教授
策劃丨鐘艷平
責(zé)編丨鐘艷平
審校丨徐來 林林
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