真的想问：彩条牙膏挤出的颜色为什么不会混在一起？

说起彩条牙膏，相信很多人家里都有。让人疑惑的是，无论怎么挤这种彩条牙膏，挤出来的膏体颜色都依旧分明，不会混在一起。

为什么这些颜料在牙膏包装里不会混为一团呢？有人说，之所以颜色能自动区分开是因为牙膏是非牛顿流体，也有人说是因为牙膏是宾汉流体。那么，到底是谁能让牙膏彩条自动区隔开？宾汉流体和非牛顿流体是什么关系？下面我们就来说一说。

彩条牙膏，图片来源：电商平台截图

牛顿流体与非牛顿流体

首先说一说牛顿流体和非牛顿流体。

在日常生活中，我们会看到各种各样的流体，水、牛奶、果汁、空气、沙拉酱、番茄酱等，这些流体其实并不一样。

常见的水、牛奶、果汁之类的流体，可以被看作是牛顿流体，这一类流体的特点是，剪切应力与剪切应变率成正比。简单理解就是，在温度和压强相同的情况下，液体的黏度跟受到的外力无关。

比如我们直接把水从瓶子里倒出来，跟使劲挤压瓶子把水挤出来，水的黏度几乎不会发生什么变化。

有了牛顿流体作类比，非牛顿流体也就比较好理解了，它指的就是黏度跟受到的外力有关的流体。

非牛顿流体有三类：剪切增稠流体（胀流性流体）、剪切稀化流体（假塑性流体）以及宾汉流体。

1.剪切增稠流体

顾名思义，这一类流体的特点是在外力增大的情况下黏性会增大。日常生活中，比较容易见到的是玉米淀粉与水的混合物。

如果你感兴趣可以试一试，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种剪切增稠型的非牛顿流体。

在受力比较小的情况下，它的黏度也不高，你可以很轻松地拿手指轻轻搅拌。但如果突然对它施加一个比较大的力，比如使劲朝着它打一拳，它突然受到外力之后黏度会变大，变得“硬邦邦”的。

但是牙膏显然不属于这一类非牛顿流体，否则你挤牙膏越使劲就越难挤出来。

2.剪切稀化流体

跟剪切增稠流体相反，这种非牛顿流体受到外力越大，黏性会变得越小，也就是变得更稀。在日常生活中其实也很常见，人体的血液、番茄酱、花生酱等等，都是这一类非牛顿流体。

如果你家里有瓶装的番茄酱也可以试一试，如果直接拿起瓶子往外倒，番茄酱黏性很大，很难倒出来，但是如果你一边摇动瓶子一边往外倒，番茄酱就会变稀，自己就会流出来（当心不要甩到别人身上）。

牙膏受到外力之后能够被挤出来，看起来有点像这一类非牛顿流体，但实际上不是。牙膏属于第三类非牛顿流体——宾汉流体。

3.宾汉流体

这种流体的数学模型是尤金·C·宾汉（Eugene C. Bingham）提出的，所以被称作宾汉流体。

这种流体和前面提到的剪切稀化流体不同，剪切稀化流体在受到的外力增加的情况下，黏度会缓缓下降（即流动性会缓缓增加）。

而宾汉流体在不受外力以及受到外力比较小的时候，表现出的是固体的特征。在达到临界值之前，它都不会表现出流动性。而当外力达到临界值之后，它会突然表现出流动性，牙膏正属于这一类流体。

在平时存放运输的时候，牙膏受到的外力很小，几乎可以视为固体。只有当受到外力挤压的时候，它们才会像黏稠的液体一样被挤出来。而且外力一旦停止，里面的牙膏也不会继续往外流，所以不会把牙膏弄得到处都是。

当然了，挤出来的牙膏如果不小心掉在水池里，它们也不会自己流走，会像固体一样待在那，直到你去清理它们。

宾汉流体让彩条“自动隔离”

知道了宾汉流体的特征，我们就能够理解彩条为什么能够“自动隔离”了。在不受外力或未受到足够的外力时，不同颜色的彩条都可以视作固体，它们当然不会跟旁边的颜色混到一块。

在受到挤压之后，牙膏虽然能够流动了，但黏度依然是比较大的，所以它们能够以分离的条带形式出现在你的牙刷上。

当然了，有一些彩条牙膏的彩色部分和白色部分是前后分布的，它们的盖子内部有特别的结构。

经过特别设计的牙膏盖子，图片来源：参考文献 4

在挤压的时候，后端的白色牙膏从中间粗粗的孔里被挤出。而前端带有颜色的牙膏，则从粗孔旁边更小的孔里被挤出来。通过这种方式，也可以让挤出的牙膏呈现彩条状。

特制的彩条牙膏盖子，图片来源：Play with me - Toys for Kids

牙膏尾部的小方块的颜色，

可以辨认牙膏成分是天然还是化工？

在搜索牙膏“彩条”相关的内容时，还看到一则和彩色条带有关的谣言，在此也给大家做一下说明。

不知道你有没有注意过，在牙膏包装的尾部，往往也有一个“彩条”小方块。关于它，曾经有一则流传很广的谣言：纯天然成分的牙膏，尾部小方块颜色是绿色的；天然成分加药物的牙膏，小方块颜色是蓝色的；小方块颜色黑色，则表示牙膏是完全的化学成分。

图片来源：科普中国

这种尾部标签和颜色的对应是毫无依据的。牙膏尾部的彩色标签仅仅是为了方便机器定位牙膏的尾部，基于这个位置进行切割封装。

不同的颜色只是为了方便与包装颜色进行区分，方便机器识别，跟牙膏的成分没有任何关系。而如果仔细观察牙膏的成分，这个谣言也会不攻自破，在绿色标签的牙膏成分里，也赫然写着大量所谓的“化学物质”，所以根据标签颜色判断成分的说法毫无依据，而恐慌“化学物质”本身也是毫无必要的。

参考文献

[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/

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作者丨科学边角料 科普创作者

审核丨孙明轩 上海工程技术大学 教授

策划丨钟艳平

责编丨钟艳平

审校丨徐来 林林