# 淀粉水为什么慢慢能流、猛推却变硬

By DUSK

Topic: Physics & Chemistry

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### 1. 一碗会“变脸”的淀粉水

碗里是很浓的玉米淀粉悬浮液（suspension）：无数细小的淀粉颗粒挤在水里，并没有溶解。探针慢慢伸进去，会顺顺地沉下；猛地一戳，却像戳到了硬面。同一碗东西，为什么有两种脾气？

场景是示意几何（schematic），时间已加速。右边的放大窗是解释模型，不是对玉米淀粉全部行为的显微模拟。

### 2. 慢慢推：颗粒有空让路

推得慢时，颗粒之间隔着一层薄薄的水，像加了润滑（lubrication）。颗粒一边滑动一边重新排队，接触一闪就散，探针受到的阻力很小，所以淀粉水能流。

放大窗里的受力是归一化变量（normalized），没有单位，只表示相对强弱。

### 3. 猛地推：阻力陡增

推得又快又猛时，颗粒来不及让开，被挤得真正贴在一起，接触处出现摩擦（friction）。探针几乎停在表面，周围一圈看起来发干发哑：颗粒想撑开却被挡住（dilation）。切面里的橙色区域，是被一起顶住的那一团。

橙色只是示意受力大的接触。并非所有非牛顿流体都会这样变稠：番茄酱、油漆被搅动反而变稀。

### 4. 接触网络：力沿着链传下去

放大窗里，橙色接触链（contact chains）从探针一路连到碗底。力不是由某一颗颗粒扛着，而是沿着许多颗粒组成的网络一起传递。网络越连通，越能把探针顶住。试试换一个浓度预设。

浓度预设只是概念示意：颗粒越挤，越容易连成贯通的链。阻力变大也不只是“粘度（viscosity）变大”，这里主要靠颗粒接触和摩擦承力。

### 5. 撤掉外力：链条松开，又能流

猛推一停，接触链失去支撑，一段段松开，颗粒又被水隔开、可以滑动。探针随后慢慢沉了下去。实验里这种放松并不是瞬间完成的，有时还会留下一点残余应力。

时间已加速（accelerated time）。真实的松弛还和摩擦、粘附以及容器边界有关，比这个模型复杂。

### 6. 三件不同的事

剪切增稠（shear thickening）：推得越猛越难推，但仍在流动。瞬时堵塞（transient jamming）：接触网络贯通，暂时像固体，撤力就散。永久固化（solidification）是加热糊化或水分蒸干这类变化，不会自己变回来。一句话：变硬的不是水，而是颗粒被挤成了网。

想一想：换成更宽更浅的盆，碗底离探针更远，猛推时的“变硬”会更明显还是更弱？