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Viscosidad dependiente del tiempo: tixotropía y reopexia

1927
  • Herbert Freundlich
Científico agitando fluido tixotrópico demostrando cambios de viscosidad dependientes del tiempo en la mecánica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La tixotropía y la reopexia describen cambios dependientes del tiempo en viscosidadLa viscosidad de un fluido tixotrópico disminuye con el tiempo bajo cizallamiento constante. estrés (Por ejemplo, el yogur se vuelve más líquido al removerlo). La viscosidad de un fluido reopéctico (o antitixotrópico) aumenta con el tiempo bajo cizallamiento constante (por ejemplo, algunos lubricantes). Estos efectos son reversibles; el fluido vuelve a su estado original después de un período de reposo.

La tixotropía y la reopexia son distintas de adelgazamiento por cizallamiento y espesamiento por cizallamientoMientras que estos últimos describen cómo cambia la viscosidad con la *velocidad* de cizallamiento, la tixotropía y la reopexia describen cómo cambia la viscosidad con la *duración* del cizallamiento a una velocidad constante. La causa subyacente es un cambio reversible en la microestructura del fluido que requiere tiempo para producirse.

En un fluido tixotrópico, la estructura interna (p. ej., una red de partículas floculadas) se descompone bajo cizallamiento. Esta descomposición no es instantánea, por lo que la viscosidad disminuye gradualmente a medida que continúa el cizallamiento. Cuando se elimina el cizallamiento, la estructura se reconstruye lentamente y la viscosidad aumenta de nuevo a su valor original. Este lapso de tiempo es crucial para aplicaciones como la pintura. La reopexia es el fenómeno opuesto y mucho más raro. En este caso, el cizallamiento promueve la formación de una estructura interna con el tiempo, lo que lleva a un aumento gradual de la viscosidad. Por ejemplo, en algunas suspensiones, el cizallamiento suave y regular puede ayudar a que las partículas se organicen en un estado más ordenado y resistente al flujo más rápidamente que si se dejan en reposo. Este comportamiento dependiente del tiempo a menudo se visualiza mediante un bucle de histéresis en un gráfico de esfuerzo cortante frente a velocidad de cizallamiento.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mecánica

Tipo

Propiedad física

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Observaciones de geles y soles, particularmente en química coloidal
  • Estudios de Péterfi y Freundlich sobre la transición reversible sol-gel
  • Distinción del comportamiento simple de adelgazamiento/engrosamiento por cizallamiento

Aplicaciones

  • Pinturas tixotrópicas que son fáciles de mezclar pero que se espesan en la pared para evitar goteos.
  • Pastas de soldadura que son fáciles de aplicar pero que mantienen los componentes en su lugar
  • líquido sinovial biológico en las articulaciones, que se adelgaza durante el movimiento
  • Lodos de perforación que se licúan cuando se bombean, pero se gelifican cuando se detiene el bombeo.
  • Lubricantes reopécticos que se espesan en entornos de alto cizallamiento para brindar una mejor protección.

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • smart coatings that can be temporarily liquefied by vibration for repair or removal
  • Medicamentos inyectables que permanecen líquidos durante un tiempo determinado antes de gelificarse dentro del cuerpo.
  • Geles autocurativos que se licúan bajo tensión para rellenar una grieta y luego se vuelven a solidificar.
  • Articulaciones robóticas reconfigurables que utilizan fluidos que se endurecen con el tiempo y el movimiento.
  • Aerosoles agrícolas de liberación prolongada que se diluyen durante la aplicación pero se espesan en las hojas para una mejor adhesión
  • Lubricantes que se espesan lentamente durante el funcionamiento para compensar el desgaste de la maquinaria.
  • Amortiguadores con respuesta de fluido dependiente del tiempo para perfiles de amortiguación personalizados
  • Alimentos que cambian de textura al masticarlos para una experiencia sensorial única
Related to: thixotropy, rheopexy, time-dependent viscosidad, rheology, no newtoniano, bucle de histéresis, yogur, pintura.

Contexto histórico

Viscosidad dependiente del tiempo: tixotropía y reopexia

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(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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