Amincissement par cisaillement (pseudoplasticité)
L'amincissement par cisaillement, ou pseudoplasticité, est un non newtonien comportement où un fluide viscosité decreases with an increasing rate of contrainte de cisaillement. 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.
Le comportement rhéofluidifiant est généralement dû à l'alignement de la structure interne du fluide sous l'effet du cisaillement. Dans les solutions de polymères, par exemple, les molécules à longue chaîne sont enroulées et enchevêtrées de manière aléatoire au repos, ce qui confère au fluide une viscosité élevée. Lorsqu'un cisaillement est appliqué, ces chaînes commencent à se démêler et à s'aligner dans le sens de l'écoulement. Cet alignement réduit les interactions et le frottement entre les molécules, ce qui entraîne une diminution de la viscosité apparente. Plus le fluide est cisaillé, plus les molécules s'alignent et plus la viscosité diminue, jusqu'à potentiellement atteindre un plateau inférieur.
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 de couler du pinceau (faible cisaillement), mais elle doit s'écouler facilement au pinceau (fort cisaillement). De même, les encres d'impression doivent s'écouler de la presse sur le papier, mais rester en place sans bavures. Dans l'industrie agroalimentaire, des produits comme les yaourts et les crèmes sont conçus pour être épais en bouche (faible cisaillement) mais faciles à avaler (fort cisaillement). L'inverse de la fluidification par cisaillement est l'épaississement par cisaillement, où la viscosité augmente avec le taux de cisaillement.
UNESCO Nomenclature: 2210
- Mécanique
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
Idées d'innovations potentielles
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Lié à : fluidification par cisaillement, pseudoplastique, viscosité, rhéologie, solutions de polymères, ketchup, peinture, fluide à loi de puissance.