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Adelgazamiento por cizallamiento (pseudoplasticidad)

1925
  • Wilhelm Ostwald
Demonstration of shear-thinning behavior in a laboratory with ketchup.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El adelgazamiento por cizallamiento, o pseudoplasticidad, es una no newtoniano comportamiento donde un fluido viscosidad La viscosidad disminuye al aumentar la velocidad de cizallamiento. Muchas sustancias comunes, como el kétchup o la pintura, presentan esta propiedad. En reposo, son espesas, pero fluyen con mayor facilidad al agitarlas, removerlas o extenderlas. Esto se suele modelar mediante la ley de potencias de Ostwald-de Waele.

Shear-thinning behavior is typically caused by the alignment of the fluid’s internal structure under shear. In polymer solutions, for instance, long-chain molecules are randomly coiled and entangled at rest, leading to high viscosidad. When shear is applied, these chains begin to untangle and align in the direction of flow. This alignment reduces the interactions and friction between the molecules, causing a decrease in the apparent viscosity. The more the fluid is sheared, the more aligned the molecules become, and the lower the viscosity gets, until it potentially reaches a lower plateau.

Esta propiedad es muy deseable en muchas aplicaciones. Por ejemplo, la pintura debe ser lo suficientemente espesa en el bote para evitar que los pigmentos se asienten y para evitar que gotee del pincel (baja cizalladura), pero debe fluir fácilmente al aplicarla sobre una superficie (alta cizalladura). De manera similar, las tintas de impresión deben fluir desde la imprenta hasta el papel, pero luego permanecer fijas sin emborronarse. En la industria alimentaria, productos como el yogur y la crema están diseñados para tener una textura espesa en la boca (baja cizalladura) pero ser fáciles de tragar (alta cizalladura). Lo opuesto a la pseudoplasticidad es shear-thickeningdonde la viscosidad aumenta con la velocidad de cizallamiento.

UNESCO Nomenclature: 2210
– Mechanics

Tipo

Physical Property

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Observación de viscosidad anómala en coloides y soluciones de polímeros
  • Desarrollo de viscosímetros capaces de medir la viscosidad a diferentes velocidades de cizallamiento
  • La ley de viscosidad de Newton como base para la comparación

Aplicaciones

  • pinturas que son espesas en la lata pero se extienden fácilmente con un pincel
  • ketchup que fluye fácilmente de la botella cuando se agita
  • Esmalte de uñas que se aplica suavemente pero permanece en la uña.
  • circulación sanguínea, ya que la sangre es un fluido pseudoplástico
  • Lodos de perforación que se bombean fácilmente pero que pueden suspender los recortes de roca en reposo

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Compuestos autonivelantes para pisos que fluyen fácilmente cuando se vierten pero se endurecen rápidamente.
  • Recubrimientos pulverizables para electrónica que son delgados durante la aplicación pero forman una capa protectora gruesa
  • Espumas avanzadas contra incendios que se pueden bombear fácilmente pero que se adhieren a superficies verticales
  • Cremas cosméticas que se extienden sin esfuerzo sobre la piel pero que se sienten ricas y espesas.
  • injectable hydrogels for tissue engineering that flow through a needle but solidify in place
  • Lubricantes para maquinaria de alta velocidad que se diluyen para reducir la fricción durante el funcionamiento.
  • Adhesivos inteligentes que son fáciles de aplicar pero tienen una alta fuerza de sujeción.
  • Espumas culinarias que son estables pero tienen una sensación ligera en boca.
Relacionado con: adelgazamiento por cizallamiento, pseudoplasticidad, viscosidad, reología, soluciones poliméricas, ketchup, pintura, fluido de ley de potencias.

Contexto histórico

Adelgazamiento por cizallamiento (pseudoplasticidad)

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

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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