Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » التكثيف بالقص (التمدد)

التكثيف بالقص (التمدد)

1885
  • Osborne Reynolds
Researcher demonstrating shear-thickening behavior of cornstarch-water mixture in mechanics.

(صورة توضيحية فقط)

Shear-thickening, or dilatancy, is a غير نيوتوني behavior where اللزوجة increases with the rate of shear stress. A classic example is a suspension of cornstarch in water (oobleck), which feels liquid when stirred slowly but becomes almost solid when struck or stirred rapidly. This phenomenon is caused by the jamming of suspended particles under high shear.

The mechanism behind shear-thickening in concentrated suspensions is often attributed to hydroclustering and jamming. At low shear rates, the suspended particles are lubricated by the surrounding liquid and can move past each other relatively easily. As the shear rate increases, the particles are forced closer together. The lubricating layer of fluid between them thins, and strong, short-range hydrodynamic forces cause the particles to form transient clusters, or ‘hydroclusters’.

At a critical shear rate, these hydroclusters can percolate across the system, forming a rigid, stress-bearing network that spans the fluid. This transition from a flowing state to a jammed, solid-like state is what causes the dramatic increase in اللزوجة. This process is reversible; when the high shear stress is removed, the particle network breaks apart, and the material returns to its fluid state. This property is exploited in technologies like liquid body armor, where a flexible material containing a shear-thickening fluid instantly becomes rigid upon the high-speed impact of a projectile, dissipating the energy and protecting the wearer.

UNESCO Nomenclature: 2210
الميكانيكا

يكتب

Physical Property

خلل

Substantial

الاستخدام

Niche/Specialized

مقدمات

  • Observations of the behavior of wet sand by Osborne Reynolds
  • دراسات على المعلقات الغروانية المركزة
  • تطوير أجهزة قياس الروماتيزم لدراسة ظواهر القص العالية

التطبيقات

  • درع الجسم السائل (على سبيل المثال، d3o) الذي يتصلب عند الاصطدام
  • أنظمة التحكم في الجر حيث يتكاثف السائل لقفل الترس التفاضلي
  • مواد ملء الحفر التي تتدفق إلى الشقوق ولكنها تتصلب تحت ضغط المرور
  • معدات الحماية الرياضية
  • مخمدات الزلازل للمباني

براءات الاختراع:

  • US7226878B2
  • US7381467B2

أفكار ابتكارية محتملة

  • نعل حذاء رياضي متكيف يصبح أكثر صلابة عند الاصطدام لتوفير دعم أفضل
  • مطبات طريق ذكية تكون ناعمة عند السرعات المنخفضة ولكنها صلبة عند السرعات العالية
  • أغلفة واقية للأجهزة الإلكترونية مرنة ولكنها تتصلب عند سقوطها
  • مواد آمنة للأطفال ناعمة الملمس لكنها تقاوم القوى المفاجئة
  • قوالب صب قابلة لإعادة الاستخدام تكون سائلة عند الصب ولكنها تتصلب عند التعامل معها
  • ألواح عازلة للصوت تتصلب لامتصاص الأصوات العالية المفاجئة
  • خلطات خرسانية ذكية تقاوم قوى القص الزلزالية السريعة
  • قفازات للتعامل مع الأشياء الحساسة والتي تتصلب إذا أصبح ضغط القبضة مرتفعًا جدًا
Related to: shear-thickening, dilatant, oobleck, cornstarch, viscosity, rheology, liquid body armor, jamming.

السياق التاريخي

التكثيف بالقص (التمدد)

1880
1882-01-01
1884
1885
1887
1889
1890
1880
1882-01-01
1883
1884
1887
1888
1889
1890

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.