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Scherverdünnung (Pseudoplastizität)

1925
  • Wilhelm Ostwald
Demonstration des Scherverdünnungsverhaltens im Labor mit Ketchup.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Scherverdünnung oder Pseudoplastizität ist eine Nicht-Newtonsche Verhalten, bei dem eine Flüssigkeit Viskosität decreases with an increasing rate of shear stress. Many common substances, like ketchup or paint, exhibit this property. At rest, they are thick, but they flow more easily when shaken, stirred, or spread. This is often modeled by the Ostwald–de Waele power-law relationship.

Das scherverdünnende Verhalten wird in der Regel durch die Ausrichtung der inneren Struktur der Flüssigkeit unter Scherung verursacht. In Polymerlösungen beispielsweise sind langkettige Moleküle im Ruhezustand zufällig aufgerollt und verwickelt, was zu einer hohen Viskosität führt. Wird eine Scherung angewendet, beginnen sich diese Ketten zu entwirren und in Strömungsrichtung auszurichten. Diese Ausrichtung verringert die Wechselwirkungen und die Reibung zwischen den Molekülen, wodurch die scheinbare Viskosität sinkt. Je stärker die Flüssigkeit geschert wird, desto mehr richten sich die Moleküle aus und desto geringer wird die Viskosität, bis sie möglicherweise ein tieferes Plateau erreicht.

Diese Eigenschaft ist für viele Anwendungen äußerst wünschenswert. Beispielsweise sollte Farbe in der Dose dick genug sein, um ein Absetzen der Pigmente und ein Tropfen vom Pinsel zu verhindern (geringe Scherkraft), beim Auftragen auf eine Oberfläche aber leicht fließen (hohe Scherkraft). Ähnlich müssen Druckfarben von der Druckmaschine auf das Papier fließen und dort bleiben, ohne zu verschmieren. In der Lebensmittelindustrie werden Produkte wie Joghurt und Sahne so konzipiert, dass sie sich im Mund dick anfühlen (geringe Scherkraft), aber leicht zu schlucken sind (höhere Scherkraft). Das Gegenteil von Scherverdünnung ist Scherverdickung, bei der die Viskosität mit der Schergeschwindigkeit zunimmt.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mechanik

Typ

Physikalische Eigenschaft

Störung

Wesentliche

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Beobachtung anomaler Viskosität in Kolloiden und Polymerlösungen
  • Entwicklung von Viskosimetern zur Messung der Viskosität bei unterschiedlichen Schergeschwindigkeiten
  • Das Newtonsche Viskositätsgesetz als Vergleichsbasis

Anwendungen

  • Farben, die in der Dose dickflüssig sind, sich aber mit einem Pinsel leicht verteilen lassen
  • Ketchup, der beim Schütteln leicht aus der Flasche fließt
  • Nagellack, der sich glatt auftragen lässt, aber auf dem Nagel bleibt
  • Blutkreislauf, da Blut eine scherverdünnende Flüssigkeit ist
  • Bohrschlämme, die leicht gepumpt werden können, aber Gesteinsspäne im Ruhezustand suspendieren können

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandt mit: scherverdünnend, pseudoplastisch, Viskosität, Rheologie, Polymerlösungen, Ketchup, Farbe, Power-Law-Flüssigkeit.

Historischer Kontext

Scherverdünnung (Pseudoplastizität)

1921
1922
1924
1925
1926
1926
1927
1920
1921
1924
1924
1925
1926
1927
1927

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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