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» 전단 농화(팽창)

전단 농화(팽창)

1885
  • Osborne Reynolds
역학에서 옥수수 전분-물 혼합물의 전단 농축 거동을 시연하는 연구원.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

전단 농화 또는 팽창은 다음과 같습니다. 비뉴턴 유체 행동 점도 increases with the rate of 전단 응력대표적인 예로 물에 녹인 옥수수 전분 현탁액(우블렉)을 들 수 있는데, 천천히 저으면 액체처럼 느껴지지만 빠르게 젓거나 충격을 가하면 거의 고체처럼 굳어집니다. 이러한 현상은 강한 전단력 하에서 현탁 입자들이 서로 뭉쳐 굳어지기 때문에 발생합니다.

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.

임계 전단율에서 이러한 하이드로클러스터는 시스템 전체로 퍼져나가 유체를 가로지르는 단단하고 응력을 견디는 네트워크를 형성할 수 있습니다. 흐르는 상태에서 굳어진 고체와 같은 상태로의 이러한 전이가 점도의 급격한 증가를 유발합니다. 이 과정은 가역적입니다. 높은 전단 응력이 제거되면 입자 네트워크가 분해되고 물질은 다시 유체 상태로 돌아갑니다. 이러한 특성은 액체 방탄복과 같은 기술에 활용됩니다. 액체 방탄복은 전단 농화 유체를 포함하는 유연한 소재로 만들어져 고속 발사체의 충격을 받으면 즉시 단단해져 에너지를 분산시키고 착용자를 보호합니다.

UNESCO Nomenclature: 2210
역학

유형

물리적 속성

분열

상당한

용법

틈새/전문 분야

전구체

  • Observations of the behavior of wet sand by Osborne Reynolds
  • 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

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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.)

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