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시간 의존적 점도: 요변성 및 레오펙시

1927
  • Herbert Freundlich
Scientist stirring thixotropic fluid demonstrating time-dependent viscosity changes in mechanics.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

점성변형과 유동변형은 시간에 따른 변화를 설명합니다. 점도요변성 유체의 점도는 일정한 전단력 하에서 시간이 지남에 따라 감소합니다. 스트레스 (예: 요구르트는 저으면 더 묽어집니다.) 레오펙틱(또는 반점성) 유체는 일정한 전단력 하에서 시간이 지남에 따라 점도가 증가합니다(예: 일부 윤활유). 이러한 효과는 가역적이며, 유체는 일정 시간 동안 정지하면 원래 상태로 돌아갑니다.

점성변형과 유동변성은 다음과 구별됩니다. 전단 박화 그리고 전단 농화후자는 전단 속도에 따른 점도 변화를 설명하는 반면, 요변성과 유동변성은 일정한 전단 속도에서 전단 지속 시간에 따른 점도 변화를 설명합니다. 근본적인 원인은 유체의 미세 구조에 발생하는 가역적인 변화이며, 이 변화가 일어나기까지는 시간이 걸립니다.

요변성 유체에서는 전단력이 가해지면 내부 구조(예: 응집된 입자들의 네트워크)가 파괴됩니다. 이러한 파괴는 즉각적으로 일어나지 않기 때문에 전단력이 지속되는 동안 점도는 점차 감소합니다. 전단력이 제거되면 구조가 천천히 재구성되고 점도는 원래 값으로 다시 증가합니다. 이러한 시간 지연은 페인트와 같은 응용 분야에서 매우 중요합니다. 레오펙시는 이와 정반대이며 훨씬 드문 현상입니다. 레오펙시에서는 전단력이 시간이 지남에 따라 내부 구조 형성을 촉진하여 점도가 점진적으로 증가합니다. 예를 들어, 일부 현탁액에서는 부드럽고 규칙적인 전단력이 입자들이 정지 상태일 때보다 더 빨리 질서 정연하고 유동성이 낮은 상태로 조직화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 시간 의존적 거동은 전단 응력 대 전단 속도 그래프에서 히스테리시스 루프로 시각화되는 경우가 많습니다.

UNESCO Nomenclature: 2210
역학

유형

물리적 속성

분열

상당한

용법

널리 사용됨

전구체

  • 겔 및 졸에 대한 관찰, 특히 콜로이드 화학 분야에서의 관찰
  • 가역적 졸-겔 전이에 관한 Péterfi와 Freundlich의 연구
  • 단순한 전단 박화/농화 거동과의 차이점

응용 프로그램

  • 섞기는 쉽지만 벽에 바르면 걸쭉해져서 흘러내림을 방지하는 점성 페인트
  • 사용하기 쉽지만 부품을 제자리에 고정시켜주는 납땜 페이스트
  • 관절 내 생물학적 활액은 움직이는 동안 묽어집니다.
  • 펌핑할 때는 액상화되지만 펌핑이 멈추면 겔화되는 시추 진흙
  • 고전단 환경에서 점도가 높아져 더 나은 보호 기능을 제공하는 레오펙틱 윤활제

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

  • smart coatings that can be temporarily liquefied by vibration for repair or removal
  • injectable medications that remain liquid for a set time before gelling inside the body
  • self-healing gels that liquefy under stress to fill a crack and then re-solidify
  • reconfigurable robotic joints using fluids that stiffen over time with movement
  • timed-release agricultural sprays that thin during application but thicken on leaves for better adhesion
  • lubricants that slowly thicken during operation to compensate for wear in machinery
  • shock absorbers with time-dependent fluid response for customized damping profiles
  • food items that change texture during chewing for a unique sensory experience
Related to: thixotropy, rheopexy, time-dependent 점도, rheology, 비뉴턴 유체히스테리시스 루프, 요구르트, 페인트.

역사적 맥락

시간 의존적 점도: 요변성 및 레오펙시

1924
1925
1926
1927
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1930
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1930
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(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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