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剪切增稠(膨胀)

1885
  • Osborne Reynolds
研究人员展示玉米淀粉-水混合物在力学中的剪切增稠行为。

(图片仅供参考)

剪切增厚或扩张是一种 非牛顿流体 行为 粘度 随着剪切应力速率的增加而增加。一个典型的例子是玉米淀粉在水中的悬浮液(泡花粉),缓慢搅拌时感觉是液体,但快速冲击或搅拌时几乎变成固体。这种现象是由于悬浮颗粒在高剪切力作用下卡住所致。

浓缩悬浮液剪切增稠的机理通常归因于水团和堵塞。在低剪切速率下,悬浮颗粒受到周围液体的润滑,可以相对容易地相互移动。随着剪切速率的增加,颗粒被迫靠得更近。它们之间的液体润滑层变薄,强大的短程流体动力导致颗粒形成瞬时团块或 "水团"。

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 粘度. This process is reversible; when the high 剪应力 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
- 机械

类型

物理特性

中断

重大的

用法

小众/专业

前体

  • 奥斯本对湿沙行为的观察 雷诺兹
  • 浓胶体悬浮液的研究
  • 开发流变仪来研究高剪切现象

应用程序

  • 液体防弹衣(例如 d3o),撞击后变硬
  • 牵引力控制系统,其中流体变稠以锁定差速器
  • 坑洞填充材料会流入裂缝,但在交通压力下会变硬
  • 运动防护装备
  • 建筑物减震器

专利:

  • US7226878B2
  • US7381467B2

潜在创新理念

  • 自适应运动鞋鞋底在受到冲击时会变硬,从而提供更好的支撑
  • 智能路面减速带,低速时较软,高速时较硬
  • 电子产品的保护壳,具有柔韧性,但掉落时会变硬
  • 儿童安全材料,触感柔软,但能抵抗突然的力量
  • 可重复使用的铸模,浇注时为液体,处理时为凝固状态
  • 隔音板可以变硬,吸收突然产生的大噪音
  • 抵抗快速地震剪力的智能混凝土混合物
  • 用于处理精密物体的手套,如果握力过高,手套就会变硬。
相关内容: 剪切增稠、稀释剂、泡泡糖、玉米淀粉、粘度、流变学、液体铠甲、堵塞。

历史背景

剪切增稠(膨胀)

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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