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Viscosidade dependente do tempo: tixotropia e reopexia

1927
  • Herbert Freundlich
Cientista agitando fluido tixotrópico, demonstrando mudanças de viscosidade dependentes do tempo na mecânica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Tixotropia e reopexia descrevem mudanças dependentes do tempo em viscosidadeA viscosidade de um fluido tixotrópico diminui com o tempo sob cisalhamento constante. stress (Por exemplo, o iogurte fica mais líquido quando mexido). A viscosidade de um fluido reopéctico (ou antitixotrópico) aumenta com o tempo sob cisalhamento constante (por exemplo, alguns lubrificantes). Esses efeitos são reversíveis; o fluido retorna ao seu estado original após um período de repouso.

A tixotropia e a reopexia são distintas de pseudoplasticidade e espessamento por cisalhamentoEnquanto a primeira descreve como a viscosidade muda com a *taxa* de cisalhamento, a tixotropia e a reopexia descrevem como a viscosidade muda com a *duração* do cisalhamento a uma taxa constante. A causa subjacente é uma mudança reversível na microestrutura do fluido que leva tempo para ocorrer.

Em um fluido tixotrópico, a estrutura interna (por exemplo, uma rede de partículas floculadas) se desfaz sob cisalhamento. Essa desfazimento não é instantâneo, portanto a viscosidade diminui gradualmente à medida que o cisalhamento continua. Quando o cisalhamento é removido, a estrutura se reconstrói lentamente e a viscosidade retorna ao seu valor original. Esse atraso é crucial para aplicações como tintas. A reopexia é o fenômeno oposto e muito mais raro. Nesse caso, o cisalhamento promove a formação de uma estrutura interna ao longo do tempo, levando a um aumento gradual da viscosidade. Por exemplo, em algumas suspensões, um cisalhamento suave e regular pode ajudar as partículas a se organizarem em um estado mais ordenado e resistente ao fluxo mais rapidamente do que se deixadas em repouso. Esse comportamento dependente do tempo é frequentemente visualizado por um laço de histerese em um gráfico de tensão de cisalhamento versus taxa de cisalhamento.

UNESCO Nomenclature: 2210
Mecânica

Tipo

Propriedade física

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Observações de géis e sóis, particularmente em química coloidal.
  • Estudos de Péterfi e Freundlich sobre a transição reversível sol-gel
  • Distinção em relação ao comportamento de pseudoplasticidade/espessamento simples

Aplicações

  • Tintas tixotrópicas que são fáceis de misturar, mas engrossam na parede para evitar gotejamento.
  • Pastas de solda fáceis de aplicar, mas que mantêm os componentes no lugar.
  • Líquido sinovial biológico nas articulações, que se torna mais fluido durante o movimento.
  • Fluidos de perfuração que se liquefazem quando bombeados, mas se solidificam quando o bombeamento para.
  • Lubrificantes reopécticos que se tornam mais espessos em ambientes de alto cisalhamento para proporcionar melhor proteção.

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • 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 viscosidade, rheology, não-newtoniano, laço de histerese, iogurte, tinta.

Contexto histórico

Viscosidade dependente do tempo: tixotropia e reopexia

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1930
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1930
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(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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