Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
家 » 非ニュートン流体の定義

非ニュートン流体の定義

1930
Scientist experimenting with non-Newtonian fluid viscosity in a laboratory setting.

(画像はイメージです)

A non-Newtonian fluid is one whose viscosity changes under an applied shear stress. Unlike a Newtonian fluid where viscosity is constant, its flow properties are not described by a linear relationship between shear stress ([latex]\tau[/latex]) and shear rate ([latex]\dot{\gamma}[/latex]). This dependency can manifest as せん断減粘性 (粘度は応力とともに低下する)または せん断増粘 (粘度は応力とともに増加する。)

The fundamental difference between Newtonian and non-Newtonian fluids lies in their response to shear. For a Newtonian fluid, the relationship is linear, defined by Newton’s law of 粘度: [latex]\tau = \mu \dot{\gamma}[/latex], where [latex]\mu[/latex] is the constant coefficient of viscosity. For non-Newtonian fluids, this relationship is non-linear and can be time-dependent. The apparent viscosity, defined as [latex]\eta = \tau / \dot{\gamma}[/latex], is not a constant but a function of the shear rate itself, [latex]\eta(\dot{\gamma})[/latex].

この挙動は、流体の内部微細構造、例えば長いポリマー鎖、懸濁粒子、またはエマルジョンに起因します。せん断力が加わると、これらの微細構造は整列、変形、または再配置され、流体の流れ抵抗が変化します。例えば、ポリマー溶液(せん断減粘性流体)では、ランダムに巻かれたポリマー鎖が高せん断下で絡まりを解き、流れの方向に整列するため、内部摩擦が減少し、粘度が低下します。逆に、コーンスターチを水に懸濁させたような高濃度懸濁液(せん断増粘性流体)では、高せん断下で粒子が密集し、粘度が急激に増加する可能性があります。

これらの複雑な流れ挙動の研究はレオロジーと呼ばれます。流体の非ニュートン特性を理解することは、ポンプや混合から多くの工業プロセスにおいて重要です。 コーティング 成形もその一つであり、加工条件は材料の挙動に直接影響を与える。

UNESCO Nomenclature: 2210
機械工学

タイプ

抽象システム

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • アイザック・ニュートンの粘性法則(1687年)
  • トーマス・グラハムによるコロイドと懸濁液に関する研究(1860年代)
  • 粘度測定技術の開発
  • 粘土スラリーや塗料などの材料における異常流動の初期観察

アプリケーション

  • 食品加工(例:ケチャップ、マヨネーズ)
  • 化粧品(例:クリーム、マニキュア)
  • 石油産業における掘削泥水
  • 液体防弾チョッキ
  • 塗料製造

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • self-healing road surfaces that thicken upon impact to fill cracks
  • adaptive hydraulic dampers for vehicles that stiffen based on road conditions
  • smart inks for 3d printing that change viscosity for higher resolution
  • injectable drug delivery systems that are liquid in the syringe but gel-like in the body
  • fire-retardant coatings that thicken with heat to form an insulating layer
  • intelligent lubricants for machinery that increase viscosity at high-pressure points
  • conformal shielding for electronics that hardens on impact
  • reconfigurable architectural materials that can be temporarily liquefied for molding
Related to: non-newtonian fluid, viscosity, shear stress, shear rate, rheology, fluid dynamics, せん断減粘性, せん断増粘.

歴史的背景

非ニュートン流体の定義

1926
1927
1927
1930
1930
1930
1931
1926
1926
1927
1927
1930
1930
1930
1931

(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。