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Viscosità dipendente dal tempo: tissotropia e reopessi

1927
  • Herbert Freundlich
Scienziato che agita un fluido tissotropico dimostrando le variazioni di viscosità in funzione del tempo nella meccanica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La tissotropia e la reopessia descrivono le variazioni in funzione del tempo di viscosità. La viscosità di un fluido tissotropico diminuisce nel tempo con un taglio costante. stress (ad esempio, lo yogurt diventa più fluido quando viene mescolato). La viscosità di un fluido reopectico (o anti-tiroxotropico) aumenta nel tempo sotto l'effetto di un taglio costante (ad esempio, alcuni lubrificanti). Questi effetti sono reversibili: il fluido ritorna allo stato originale dopo un periodo di riposo.

La tissotropia e la reopessia sono distinte dalla assottigliamento al taglio E ispessimento da taglio. Mentre questi ultimi descrivono come la viscosità cambia con la *velocità* del taglio, la tissotropia e la reopessia descrivono come la viscosità cambia con la *durata* del taglio a velocità costante. La causa sottostante è un cambiamento reversibile nella microstruttura del fluido che richiede tempo per verificarsi.

In un fluido tissotropico, la struttura interna (ad esempio, una rete di particelle flocculate) si rompe sotto l'azione del taglio. Questa rottura non è istantanea, quindi la viscosità diminuisce gradualmente con il proseguire dell'azione del taglio. Quando l'azione del taglio viene rimossa, la struttura si ricostruisce lentamente e la viscosità torna al suo valore originale. Questo intervallo di tempo è cruciale per applicazioni come le vernici. La reopessi è il fenomeno opposto e molto più raro. In questo caso, l'azione del taglio promuove la formazione di una struttura interna nel tempo, portando a un graduale aumento della viscosità. Ad esempio, in alcune sospensioni, un'azione di taglio delicata e regolare può aiutare le particelle a organizzarsi in uno stato più ordinato e resistente al flusso più rapidamente rispetto a quando vengono lasciate a riposo. Questo comportamento dipendente dal tempo è spesso visualizzato da un ciclo di isteresi in un grafico che mostra lo sforzo di taglio in funzione della velocità di taglio.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Meccanica

Tipo

Proprietà fisica

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Osservazioni di gel e sol, in particolare nella chimica colloidale
  • Studi di Péterfi e Freundlich sulla transizione reversibile sol-gel
  • Distinzione dal semplice comportamento di assottigliamento/ispessimento

Applicazioni

  • pitture tissotropiche facili da mescolare ma che si addensano sulla parete per evitare colature
  • paste saldanti facili da applicare ma che mantengono i componenti in posizione
  • liquido sinoviale biologico nelle articolazioni, che si assottiglia durante il movimento
  • fanghi di perforazione che si liquefanno quando vengono pompati ma si gelificano quando il pompaggio si interrompe
  • lubrificanti reopectici che si addensano in ambienti ad alto taglio per fornire una migliore protezione

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • smart coatings that can be temporarily liquefied by vibration for repair or removal
  • farmaci iniettabili che rimangono liquidi per un tempo stabilito prima di gelificare all'interno del corpo
  • gel auto-riparanti che si liquefanno sotto stress per riempire una crepa e poi si risolidificano
  • giunti robotici riconfigurabili che utilizzano fluidi che si irrigidiscono nel tempo con il movimento
  • spray agricoli a rilascio temporizzato che si assottigliano durante l'applicazione ma si addensano sulle foglie per una migliore adesione
  • lubrificanti che si addensano lentamente durante il funzionamento per compensare l'usura dei macchinari
  • ammortizzatori con risposta del fluido dipendente dal tempo per profili di smorzamento personalizzati
  • alimenti che cambiano consistenza durante la masticazione per un'esperienza sensoriale unica
Related to: thixotropy, rheopexy, time-dependent viscosità, rheology, non newtoniano, anello di isteresi, yogurt, vernice.

Contesto storico

Viscosità dipendente dal tempo: tissotropia e reopessi

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(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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