只用牙膏和水就可以自制出具备非牛顿流体特性的混合材料,这个方案不需要淀粉胶水硼砂等其他额外原料,原理是牙膏本身含有摩擦剂增稠剂和保湿成分,加入清水稀释搅拌之后,混合物会呈现剪切变稀或者剪切增稠的类非牛顿流体特征,缓慢按压的时候质地偏软可以流动,快速击打用力戳的时候会变硬产生阻力,适合家庭手工小实验,但是要注意这个版本和经典淀粉款非牛顿流体效果有差别,牙膏款的成型稳定性偏弱,很容易出现分层,需要反复调整水和牙膏的配比才能得到比较理想的状态。牙膏内部的碳酸钙二氧化硅这类固体颗粒分散在膏体基质里面,加水之后颗粒悬浮体系被稀释,体系不再是稳定固态膏体,变成悬浮液体系,悬浮液在受到不同速度外力的时候表现不一样,低速外力下颗粒可以互相滑动表现出流动,高速外力下颗粒瞬间互相挤压卡住,就会产生类似固体的硬感,这就是可以做出非牛顿流体效果的根本原因。
准备材料
1 普通白色牙膏,优先选择不含颗粒磨砂款,带大颗粒磨砂牙膏会影响成品细腻度
2 常温清水
3 干净小碗
4 搅拌棒 可以用筷子代替
详细操作步骤
1 往小碗里面挤入足量牙膏,牙膏作为主体,建议初次实验先挤大约 80 克牙膏
2 分多次少量加入清水,不要一次性把水全部倒进去,每加一次水就充分搅拌均匀
3 持续搅拌直到膏体变成均匀浓稠糊状,没有结块没有牙膏团块
4 测试状态,用手指缓慢插入混合物,正常应该可以轻松陷进去,如果太硬就继续补少量水,如果太稀像流水一样无法成型,就再加一点牙膏重新搅拌
5 调整完成之后静置两三分钟,观察有没有水分析出分层,如果分层明显就再次搅拌混匀
效果优化要点
| 项目 | 太稀状态 | 太稠状态 | 调整方式 |
|---|---|---|---|
| 流动性 | 像液体直接流淌 | 像硬膏很难搅动 | 太稀追加牙膏,太稠少量加水 |
| 抗冲击效果 | 快速戳也没有硬感 | 缓慢按压都很硬 | 重新微调配比 |
| 保存情况 | 很快析水分层 | 不容易分层 | 搅拌均匀后尽快使用 |
注意事项
这个牙膏加水版本属于简易替代实验,非牛顿流体的典型剪切增稠效果不如玉米淀粉款明显,长时间放置之后牙膏里面的成分会沉降分层,效果会慢慢消失,实验之后不要倒进下水道,避免残留堵塞管道,实验结束洗手,不要误食混合物。
【常见问题】
问题 1 只用牙膏和水做非牛顿流体为什么效果不如淀粉款
回答 1 只用牙膏和水做非牛顿流体依靠牙膏自带悬浮颗粒体系,牙膏里面颗粒浓度和配比是固定的,不像淀粉可以精准控制颗粒比例,所以只用牙膏和水做非牛顿流体的剪切增稠效果偏弱,还容易分层
问题 2 只用牙膏和水做非牛顿流体可以保存多久
回答 2 只用牙膏和水做非牛顿流体放置超过半天之后,里面固体会沉降析水,只用牙膏和水做非牛顿流体的特性就会减弱,建议现做现玩
问题 3 带磨砂颗粒的牙膏能不能用来做只用牙膏和水的非牛顿流体
回答 3 带磨砂颗粒的牙膏可以尝试做只用牙膏和水的非牛顿流体,但是磨砂颗粒大小不均匀,只用牙膏和水做非牛顿流体成品手感粗糙,抗冲击效果不稳定
问题 4 只用牙膏和水做非牛顿流体可以食用吗
回答 4 只用牙膏和水做非牛顿流体含有牙膏里面的化学成分,只用牙膏和水做非牛顿流体不可以食用,实验过程要避免入口
【免责申明】
本实验教程仅为科普手工实验参考,实验材料含有牙膏化学成分,操作过程请注意安全,避免接触眼睛口鼻,实验产物不可食用,如操作出现不适请及时处理,本内容不承担任何实验操作产生的相关风险。


