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Afinamento por cisalhamento (pseudoplasticidade)

1925
  • Wilhelm Ostwald
Demonstração do comportamento de diluição por cisalhamento em um laboratório com ketchup.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O adelgaçamento por cisalhamento, ou pseudoplasticidade, é uma não-newtoniano comportamento onde um fluido viscosidade decreases with an increasing rate of shear stress. Many common substances, like ketchup or paint, exhibit this property. At rest, they are thick, but they flow more easily when shaken, stirred, or spread. This is often modeled by the Ostwald–de Waele power-law relationship.

Shear-thinning behavior is typically caused by the alignment of the fluid’s internal structure under shear. In polymer solutions, for instance, long-chain molecules are randomly coiled and entangled at rest, leading to high viscosidade. When shear is applied, these chains begin to untangle and align in the direction of flow. This alignment reduces the interactions and friction between the molecules, causing a decrease in the apparent viscosity. The more the fluid is sheared, the more aligned the molecules become, and the lower the viscosity gets, until it potentially reaches a lower plateau.

Essa propriedade é altamente desejável em muitas aplicações. Por exemplo, a tinta deve ser suficientemente espessa na lata para evitar que os pigmentos se depositem e para evitar que gotejem do pincel (baixa taxa de cisalhamento), mas deve fluir facilmente quando aplicada com pincel em uma superfície (alta taxa de cisalhamento). Da mesma forma, as tintas de impressão precisam fluir da impressora para o papel, mas permanecer no lugar sem borrar. Na indústria alimentícia, produtos como iogurte e creme são projetados para serem espessos na boca (baixa taxa de cisalhamento), mas fáceis de engolir (alta taxa de cisalhamento). O oposto de um material pseudoplástico é espessamento por cisalhamento, onde a viscosidade aumenta com a taxa de cisalhamento.

UNESCO Nomenclature: 2210
Mecânica

Tipo

Propriedade física

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Observação de viscosidade anômala em coloides e soluções de polímeros
  • Desenvolvimento de viscosímetros capazes de medir a viscosidade em diferentes taxas de cisalhamento.
  • A lei da viscosidade de Newton como base de comparação.

Aplicações

  • Tintas que são espessas na lata, mas se espalham facilmente com um pincel.
  • Ketchup que flui facilmente da garrafa ao ser agitado.
  • Esmalte que desliza suavemente e permanece nas unhas.
  • circulação sanguínea, já que o sangue é um fluido pseudoplástico.
  • Fluidos de perfuração que são facilmente bombeados, mas que podem manter fragmentos de rocha em suspensão mesmo em repouso.

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • self-leveling floor compounds that flow easily when poured but set quickly
  • sprayable coatings for electronics that are thin during application but form a thick protective layer
  • advanced firefighting foams that can be pumped easily but cling to vertical surfaces
  • cosmetic creams that spread effortlessly on the skin but feel rich and thick
  • injectable hydrogels for tissue engineering that flow through a needle but solidify in place
  • lubricants for high-speed machinery that thin out to reduce friction during operation
  • smart adhesives that are easy to apply but have high holding strength
  • culinary foams that are stable but have a light mouthfeel
Relacionado a: comportamento pseudoplástico, tixotropia, viscosidade, reologia, soluções de polímeros, ketchup, tinta, fluido de lei de potência.

Contexto histórico

Afinamento por cisalhamento (pseudoplasticidade)

1921
1922
1924
1925
1926
1926
1927
1920
1921
1924
1924
1925
1926
1927
1927

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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