牙膏三色原理是通过特殊的灌装设备，将三种膏体均匀匀速按比例灌入牙膏管里，所以挤出来是三色。牙膏就是非牛顿流体中的剪切变稀类型，又叫做宾汉流体。由于牙膏内部的高分子填充物形成了三维网状结构，具有一定的强度。在不受外力挤压，或外力很小时，牙膏有点像固体，几乎没有流动性，其中的不同颜色成分扩散非常慢。
当受到的外力较大时，这种三维网状结构则被破坏，随即发生流动。所以当你挤牙膏时，它才会从管子里面流出来，而被挤出放在牙刷上不动时，又变得像固体了。牙膏是在牙粉的基础上改进形成的，早期的牙粉主要用碳酸钙作为摩擦剂、以肥皂为表面活性剂。
20世纪40年代起，由于科技的迅速发展，牙膏工业也得到很大的改进，一方面是新的摩擦剂、保湿剂、增稠剂和表面活性剂的开发和应用，使牙膏产品质量不断升级换代；另一方面，牙膏还从普通的洁齿功能发展为添加药物成为防治牙病的口腔卫生用品，最突出的是加氟牙膏，使龋齿病发病率大大减少。1945年，美国在以焦磷酸钙为摩擦剂、焦磷酸锡为稳定剂的牙膏中添加氟化亚锡，研制出了世界上第一支加氟牙膏。
牙膏的分类方法很多，可按酸碱度分类、按研磨剂分类、按洗涤剂分类等。随着市场和消费者要求的变化，牙膏名称也是多样化的。
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