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时间依赖性粘度:触变性和流变性

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

(图片仅供参考)

触变性和流变性描述了随时间变化的流体性质变化 粘度触变性流体的粘度在恒定剪切力作用下随时间推移而降低。 压力 (例如,酸奶搅拌后会变稀)。具有流变性(或抗触变性)的流体在恒定剪切力作用下,其粘度会随时间增加(例如,某些润滑剂)。这些效应是可逆的;流体静置一段时间后会恢复到初始状态。

触变性和流变性与 剪切稀化 和 剪切增稠后者描述的是粘度如何随剪切速率变化,而触变性和流变性则描述的是粘度如何随恒定剪切速率下的剪切持续时间变化。其根本原因是流体微观结构发生了可逆变化,而这种变化需要时间才能发生。

在触变性流体中,其内部结构(例如,絮凝颗粒网络)在剪切作用下会破裂。这种破裂并非瞬时发生,因此粘度会随着剪切的持续而逐渐降低。当剪切力消失后,结构会缓慢重建,粘度会回升至原始值。这种时间滞后对于油漆等应用至关重要。流变固定则相反,而且更为罕见。在这种情况下,剪切会随着时间的推移促进内部结构的形成,从而导致粘度逐渐增加。例如,在某些悬浮液中,温和而有规律的剪切可以帮助颗粒比静止时更快地组织成更有序、更抗流动的状态。这种随时间变化的行为通常通过剪切应力与剪切速率关系图中的滞后回线来直观地表示。

UNESCO Nomenclature: 2210
– Mechanics

类型

Physical Property

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 凝胶和溶胶的观察,特别是在胶体化学中
  • Péterfi 和 Freundlich 关于可逆溶胶-凝胶转变的研究
  • 与简单的剪切稀化/增稠行为的区别

应用程序

  • 触变性涂料易于搅拌,但在墙上会变稠,以防止滴落
  • 易于涂抹但能固定元件的焊膏
  • 关节中的生物滑液,在运动过程中会变稀
  • 钻井泥浆在泵送时液化,但在停止泵送时胶化
  • 流变润滑剂在高剪切环境下变稠,提供更好的保护

专利:

NA

潜在创新理念

  • smart coatings that can be temporarily liquefied by vibration for repair or removal
  • 注射药物在体内凝固前会保持液态一段时间
  • 自修复凝胶在压力下液化,填补裂缝,然后重新凝固
  • 可重构机器人关节,使用随运动而变硬的流体
  • 定时释放的农用喷雾剂,在施用过程中会变稀,但在叶子上会变稠,从而提高附着力
  • 润滑剂在运行过程中缓慢变稠,以补偿机械磨损
  • 具有时间相关流体响应的减震器,可定制阻尼曲线
  • 咀嚼过程中质地发生变化的食物,带来独特的感官体验
Related to: thixotropy, rheopexy, time-dependent 粘度, rheology, non-newtonian滞后环、酸奶、油漆。

历史背景

时间依赖性粘度:触变性和流变性

1924
1925
1926
1927
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1930
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1930
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(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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