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Viscosité en fonction du temps : thixotropie et rhéopexie

1927
  • Herbert Freundlich
Scientist stirring thixotropic fluid demonstrating time-dependent viscosity changes in mechanics.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La thixotropie et la rhéopexie décrivent des changements dépendant du temps dans viscositéLa viscosité d'un fluide thixotrope diminue au fil du temps sous cisaillement constant. stresser (Par exemple, le yaourt devient plus liquide lorsqu'on le remue). La viscosité d'un fluide rhéopexique (ou antithixotrope) augmente avec le temps sous un cisaillement constant (par exemple, certains lubrifiants). Ces effets sont réversibles ; le fluide retrouve son état initial après une période de repos.

La thixotropie et la rhéopexie sont distinctes de shear-thinning et shear-thickeningAlors que ces derniers décrivent comment la viscosité varie en fonction du *taux* de cisaillement, la thixotropie et la rhéopexie décrivent comment la viscosité varie en fonction de la *durée* du cisaillement à taux constant. La cause sous-jacente est une modification réversible de la microstructure du fluide qui prend du temps à se produire.

Dans un fluide thixotrope, la structure interne (par exemple, un réseau de particules floculées) se dégrade sous l'effet du cisaillement. Cette dégradation n'est pas instantanée ; la viscosité diminue donc progressivement à mesure que le cisaillement se poursuit. Lorsque le cisaillement disparaît, la structure se reconstruit lentement et la viscosité revient à sa valeur initiale. Ce décalage temporel est crucial pour des applications comme la peinture. La rhéopexie est le phénomène inverse, beaucoup plus rare. Dans ce cas, le cisaillement favorise la formation d'une structure interne au fil du temps, entraînant une augmentation progressive de la viscosité. Par exemple, dans certaines suspensions, un cisaillement doux et régulier peut aider les particules à s'organiser en un état plus ordonné et résistant à l'écoulement, plus rapidement qu'au repos. Ce comportement dépendant du temps est souvent visualisé par une boucle d'hystérésis sur un graphique illustrant la contrainte de cisaillement en fonction du taux de cisaillement.

UNESCO Nomenclature: 2210
– Mechanics

Taper

Physical Property

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Observations de gels et de sols, notamment en chimie colloïdale
  • Études de Péterfi et Freundlich sur la transition sol-gel réversible
  • Distinction avec le comportement simple d'amincissement/épaississement par cisaillement

Applications

  • peintures thixotropes faciles à mélanger mais qui s'épaississent sur le mur pour éviter les coulures
  • pâtes à souder faciles à appliquer mais qui maintiennent les composants en place
  • liquide synovial biologique dans les articulations, qui s'amincit pendant le mouvement
  • boues de forage qui se liquéfient lorsqu'elles sont pompées mais se gélifient lorsque le pompage s'arrête
  • lubrifiants rhéopectiques qui s'épaississent dans des environnements à cisaillement élevé pour offrir une meilleure protection

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • smart coatings that can be temporarily liquefied by vibration for repair or removal
  • médicaments injectables qui restent liquides pendant un temps déterminé avant de se gélifier à l'intérieur du corps
  • gels auto-cicatrisants qui se liquéfient sous contrainte pour combler une fissure puis se resolidifient
  • articulations robotiques reconfigurables utilisant des fluides qui se rigidifient au fil du temps avec le mouvement
  • pulvérisations agricoles à libération prolongée qui se fluidifient lors de l'application mais s'épaississent sur les feuilles pour une meilleure adhérence
  • lubrifiants qui s'épaississent lentement pendant le fonctionnement pour compenser l'usure des machines
  • amortisseurs à réponse fluide en fonction du temps pour des profils d'amortissement personnalisés
  • des aliments qui changent de texture pendant la mastication pour une expérience sensorielle unique
Related to: thixotropy, rheopexy, time-dependent viscosité, rheology, non-newtonianboucle d'hystérésis, yaourt, peinture.

Contexte historique

Viscosité en fonction du temps : thixotropie et rhéopexie

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1930
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(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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