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Assottigliamento per taglio (pseudoplasticità)

1925
  • Wilhelm Ostwald
Dimostrazione del comportamento di assottigliamento al taglio in laboratorio con il ketchup.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

L'assottigliamento al taglio, o pseudoplasticità, è un fenomeno di non newtoniano in cui il comportamento di un fluido viscosità diminuisce con l'aumentare dello sforzo di taglio. Molte sostanze comuni, come il ketchup o la vernice, presentano questa proprietà. A riposo sono dense, ma scorrono più facilmente quando vengono agitate, mescolate o spalmate. Questo fenomeno è spesso modellato dalla relazione power-law di 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 viscosità. 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.

Questa proprietà è altamente desiderabile in molte applicazioni. Ad esempio, la vernice deve essere abbastanza densa nel barattolo per evitare che i pigmenti si depositino e che il pennello coli (basso taglio), ma deve scorrere facilmente quando viene spennellata su una superficie (alto taglio). Allo stesso modo, gli inchiostri da stampa devono fluire dalla macchina da stampa alla carta, ma devono rimanere inalterati senza sbavature. Nell'industria alimentare, prodotti come lo yogurt e la panna sono progettati per essere densi in bocca (basso taglio) ma facili da deglutire (alto taglio). L'opposto dell'assottigliamento al taglio è ispessimento da taglio, dove la viscosità aumenta con la velocità di taglio.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Meccanica

Tipo

Proprietà fisica

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Osservazione della viscosità anomala nei colloidi e nelle soluzioni polimeriche
  • Sviluppo di viscosimetri in grado di misurare la viscosità a diverse velocità di taglio
  • La legge di Newton sulla viscosità come punto di riferimento per il confronto

Applicazioni

  • vernici che sono dense nella lattina ma si stendono facilmente con un pennello
  • ketchup che scorre facilmente dalla bottiglia quando viene agitato
  • smalto per unghie che si applica facilmente ma rimane sull'unghia
  • circolazione sanguigna, poiché il sangue è un fluido che si assottiglia
  • fanghi di perforazione facilmente pompabili ma che possono sospendere i tagli di roccia a riposo

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • composti autolivellanti per pavimenti che scorrono facilmente quando vengono versati ma si induriscono rapidamente
  • rivestimenti spruzzabili per componenti elettronici che sono sottili durante l'applicazione ma formano uno spesso strato protettivo
  • schiume antincendio avanzate che possono essere pompate facilmente ma aderiscono alle superfici verticali
  • creme cosmetiche che si stendono senza sforzo sulla pelle ma risultano ricche e dense
  • injectable hydrogels for tissue engineering that flow through a needle but solidify in place
  • lubrificanti per macchinari ad alta velocità che si diluiscono per ridurre l'attrito durante il funzionamento
  • adesivi intelligenti facili da applicare ma con elevata forza di tenuta
  • schiume culinarie stabili ma con una leggera sensazione in bocca
Correlato a: shear-thinning, pseudoplastico, viscosità, reologia, soluzioni polimeriche, ketchup, vernice, fluido power-law.

Contesto storico

Assottigliamento per taglio (pseudoplasticità)

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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