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전단 농화(팽창)

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

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

전단 농화 또는 팽창은 다음과 같습니다. 비뉴턴 유체 행동 점도 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.

고농도 현탁액에서 전단 농화 현상이 발생하는 메커니즘은 흔히 하이드로클러스터링과 잼밍으로 설명됩니다. 낮은 전단 속도에서는 현탁 입자들이 주변 액체에 의해 윤활되어 비교적 쉽게 서로 지나갈 수 있습니다. 전단 속도가 증가함에 따라 입자들은 서로 가까워지게 됩니다. 입자들 사이의 윤활 유체층이 얇아지고, 강한 단거리 유체역학적 힘으로 인해 입자들이 일시적인 클러스터, 즉 '하이드로클러스터'를 형성하게 됩니다.

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 점도. This process is reversible; when the high 전단 응력 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
역학

유형

물리적 속성

분열

상당한

용법

틈새/전문 분야

전구체

  • 오스본의 젖은 모래의 행동 관찰 레이놀즈
  • 고농도 콜로이드 현탁액 연구
  • 고전단 현상 연구를 위한 레오미터 개발

응용 프로그램

  • 충격 시 경화되는 액체 방탄복(예: d3o)
  • 유체가 점도가 높아져 차동장치를 잠그는 트랙션 컨트롤 시스템
  • 균열 속으로 흘러 들어가지만 차량 통행 압력 하에서 굳어지는 도로 파손 보수재
  • 스포츠용 보호 장비
  • 건물용 지진 감쇠 장치

특허:

  • US7226878B2
  • US7381467B2

잠재적 혁신 아이디어

  • 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
관련 용어: 전단 농화, 팽창성 물질, 오블렉, 옥수수 전분, 점도, 유변학, 액체 방탄복, 막힘 현상.

역사적 맥락

전단 농화(팽창)

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

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

10년차 기념일

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