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Amincissement par cisaillement (pseudoplasticité)

1925
  • Wilhelm Ostwald
Démonstration en laboratoire du comportement d'amincissement par cisaillement avec du ketchup.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

L'amincissement par cisaillement, ou pseudoplasticité, est un non newtonien comportement où un fluide viscosité La viscosité diminue avec l'augmentation du taux de contrainte de cisaillement. De nombreuses substances courantes, comme le ketchup ou la peinture, présentent cette propriété. Au repos, elles sont épaisses, mais elles s'écoulent plus facilement lorsqu'on les agite, les remue ou les étale. Ce phénomène est souvent modélisé par la loi de puissance d'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 viscosité. 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.

Cette propriété est très recherchée dans de nombreuses applications. Par exemple, la peinture doit être suffisamment épaisse dans le pot pour empêcher les pigments de se déposer et éviter les coulures du pinceau (faible cisaillement), mais elle doit s'étaler facilement au pinceau sur une surface (cisaillement élevé). De même, les encres d'imprimerie doivent pouvoir s'écouler de la presse sur le papier, puis y rester sans bavure. Dans l'industrie alimentaire, les produits comme le yaourt et la crème sont conçus pour avoir une texture onctueuse en bouche (faible cisaillement) tout en étant faciles à avaler (cisaillement élevé). L'inverse de la fluidification par cisaillement est… épaississement par cisaillement, où la viscosité augmente avec le taux de cisaillement.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mécanique

Taper

Propriété physique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Observation de viscosité anormale dans les colloïdes et les solutions de polymères
  • Développement de viscosimètres capables de mesurer la viscosité à différents taux de cisaillement
  • La loi de viscosité de Newton comme référence de comparaison

Applications

  • peintures épaisses dans le pot mais qui s'étalent facilement au pinceau
  • ketchup qui coule facilement de la bouteille lorsqu'on la secoue
  • vernis à ongles qui s'applique en douceur mais reste sur l'ongle
  • la circulation sanguine, car le sang est un fluide rhéofluidifiant
  • boues de forage facilement pompables mais pouvant suspendre les déblais de roche au repos

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • composés de sol autonivelants qui s'écoulent facilement lorsqu'ils sont versés mais durcissent rapidement
  • revêtements pulvérisables pour l'électronique qui sont minces lors de l'application mais forment une couche protectrice épaisse
  • mousses anti-incendie avancées qui peuvent être pompées facilement mais adhèrent aux surfaces verticales
  • crèmes cosmétiques qui s'étalent sans effort sur la peau mais qui sont riches et épaisses
  • injectable hydrogels for tissue engineering that flow through a needle but solidify in place
  • lubrifiants pour machines à grande vitesse qui se diluent pour réduire les frottements pendant le fonctionnement
  • adhésifs intelligents faciles à appliquer mais dotés d'une force de maintien élevée
  • des mousses culinaires stables mais légères en bouche
Lié à : fluidification par cisaillement, pseudoplastique, viscosité, rhéologie, solutions de polymères, ketchup, peinture, fluide à loi de puissance.

Contexte historique

Amincissement par cisaillement (pseudoplasticité)

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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