Shear-thickening, or dilatancy, is a non-Newtonian behavior where viscosity 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.
Shear-Thickening (Dilatancy)
- Osborne Reynolds
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 viscosity. 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 التقنيات 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.
النوع
Disruption
الاستخدام
Precursors
- Observations of the behavior of wet sand by Osborne Reynolds
- Studies of concentrated colloidal suspensions
- Development of rheometers to study high-shear phenomena
التطبيقات
- liquid body armor (e.g., d3o) that hardens on impact
- traction control systems where fluid thickens to lock a differential
- pot-hole filling materials that flow into cracks but harden under traffic pressure
- protective gear for sports
- seismic dampers for buildings
براءات الاختراع:
- US7226878B2
- US7381467B2
Potential Innovations Ideas
!!مستويات !!! العضوية مطلوبة
يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.
متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مدير مشروع أو بحث وتطوير
متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم حسب التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية
احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه
أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<
Related Invention, Innovation & Technical Principles