Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
家 » せん断増粘(ダイラタンシー)

せん断増粘(ダイラタンシー)

1885
  • Osborne Reynolds
Researcher demonstrating shear-thickening behavior of cornstarch-water mixture in mechanics.

(画像はイメージです)

せん断増粘、または膨張とは、 非ニュートン力学 動作 粘度 increases with the rate of shear stress. A classic example is a suspension of cornstarch in water (oobleck), which feels liquid when stirred slowly but becomes almost solid when struck or stirred rapidly. This phenomenon is caused by the jamming of suspended particles under high shear.

濃縮懸濁液におけるせん断増粘のメカニズムは、しばしばハイドロクラスター形成とジャミングに起因すると考えられています。低せん断速度では、懸濁粒子は周囲の液体によって潤滑され、比較的容易に互いにすり抜けることができます。せん断速度が増加すると、粒子は互いに接近します。粒子間の潤滑流体層が薄くなり、強い短距離の流体力によって粒子は一時的なクラスター、すなわち「ハイドロクラスター」を形成します。

At a critical shear rate, these hydroclusters can percolate across the system, forming a rigid, stress-bearing network that spans the fluid. This transition from a flowing state to a jammed, solid-like state is what causes the dramatic increase in 粘度. This process is reversible; when the high せん断応力 is removed, the particle network breaks apart, and the material returns to its fluid state. This property is exploited in technologies like liquid body armor, where a flexible material containing a shear-thickening fluid instantly becomes rigid upon the high-speed impact of a projectile, dissipating the energy and protecting the wearer.

UNESCO Nomenclature: 2210
機械工学

タイプ

物理的資産

混乱

実質的な

使用法

ニッチ/専門分野

前駆物質

  • オズボーンによる湿った砂の挙動に関する観察 レイノルズ
  • 濃縮コロイド懸濁液の研究
  • 高せん断現象を研究するためのレオメーターの開発

アプリケーション

  • 衝撃で硬化する液体防弾チョッキ(例:d3o)
  • トラクションコントロールシステムでは、流体が粘度を増してディファレンシャルをロックします。
  • 路面のひび割れに流れ込むが、交通圧で硬化する路面補修材
  • スポーツ用保護具
  • 建物の耐震ダンパー

特許:

  • US7226878B2
  • US7381467B2

潜在的なイノベーションのアイデア

  • adaptive sports shoe soles that stiffen on impact for better support
  • smart road bumps that are soft at low speeds but hard at high speeds
  • protective casings for electronics that are flexible but harden when dropped
  • child-safe materials that are soft to the touch but resist sudden forces
  • reusable casting molds that are liquid for pouring but solidify for handling
  • sound-dampening panels that stiffen to absorb loud, sudden noises
  • intelligent concrete mixtures that resist rapid seismic shear forces
  • gloves for handling delicate objects that stiffen if grip pressure becomes too high
関連用語: せん断増粘、ダイラタント、ウーブレック、コーンスターチ、粘度、レオロジー、液体ボディアーマー、ジャミング。

歴史的背景

せん断増粘(ダイラタンシー)

1880
1882-01-01
1884
1885
1887
1889
1890
1880
1882-01-01
1883
1884
1887
1888
1889
1890

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

フルサイズの画像とダウンロードは、登録会員のみが100%無料で利用できます。