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せん断減粘性(擬塑性)

1925
  • Wilhelm Ostwald
Demonstration of shear-thinning behavior in a laboratory with ketchup.

(画像はイメージです)

せん断減粘性、または擬塑性とは、 非ニュートン力学 流体の挙動 粘度 decreases with an increasing rate of せん断応力ケチャップや塗料など、多くの身近な物質はこの性質を示します。静止状態では粘稠ですが、振ったり、かき混ぜたり、広げたりすると流れやすくなります。これはしばしばオストワルド・ド・ワーレのべき乗則関係でモデル化されます。

せん断減粘挙動は、一般的に、せん断力によって流体の内部構造が整列することによって引き起こされます。例えば、高分子溶液では、長鎖分子は静止状態ではランダムにコイル状に絡み合っており、高い粘度を示します。せん断力が加わると、これらの鎖は絡まりを解き、流れの方向に整列し始めます。この整列によって分子間の相互作用と摩擦が減少し、見かけの粘度が低下します。流体にせん断力が加わるほど、分子の整列は進み、粘度は低下し、最終的にはより低いプラトーに達する可能性があります。

This property is highly desirable in many applications. For example, paint should be thick enough in the can to prevent pigments from settling and to avoid dripping from the brush (low shear), but it must flow easily when brushed onto a surface (high shear). Similarly, printing inks need to flow from the printing press onto the paper but then stay put without smudging. In the food industry, products like yogurt and cream are designed to feel thick in the mouth (low shear) but be easy to swallow (higher shear). The opposite of shear-thinning is shear-thickening, where viscosity increases with shear rate.

UNESCO Nomenclature: 2210
機械工学

タイプ

物理的資産

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • コロイドおよびポリマー溶液における異常粘度の観測
  • 異なるせん断速度での粘度を測定できる粘度計の開発
  • 比較の基準としてニュートンの粘性法則を用いる

アプリケーション

  • 缶の中では粘度が高いが、ブラシで簡単に伸ばせる塗料
  • 振るとボトルからスムーズに出てくるケチャップ
  • 滑らかに塗れて爪にしっかり密着するネイルポリッシュ
  • 血液はせん断減粘性流体であるため、血液循環
  • 容易にポンプで送液できるが、静止状態では岩屑を懸濁させることができる掘削泥水

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:せん断減粘性、擬塑性、粘度、レオロジー、高分子溶液、ケチャップ、塗料、べき乗則流体。

歴史的背景

せん断減粘性(擬塑性)

1921
1922
1924
1925
1926
1926
1927
1920
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1927
1927

(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。)

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