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剪切增稠

/shear thickening/
条目作者曹赛赛龚兴龙
条目作者曹赛赛

曹赛赛

龚兴龙

龚兴龙

最后更新 2024-07-03
浏览 380
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随着剪切速率升高,流体黏度逐渐增大的现象。是典型的非牛顿流体性质,也是剪切流变的现象之一。又称剪切稠化或胀流性。

英文名称
shear thickening
又称
剪切稠化、胀流性
所属学科
力学

相比于线性增长的剪切速率,体系的黏度增长要迅速得多。一些粒子的浓悬浮液会呈现出剪切增稠行为,随着剪切速率的增加,达到一临界值时黏度会显著地跳跃式增长,样品由可流动的液体状态转变为坚硬的固体状态。这种液体-固体的转变是可逆的,即当剪切速率降低时,黏度会迅速下降并恢复至原状。在标准流变学术语中,将黏度随着外加剪切速率的增加的行为定义为剪切增稠性,以区别于在恒定剪切速率下,黏度随着时间而增大的震凝性。具有剪切增稠行为的粒子浓悬浮体系称为剪切增稠液。

水合粒子簇理论认为,在平衡状态下,胶体粒子呈随机分布状态(见图),在剪切力的作用下,随着剪切速率的增加,粒子在流动中有规则地排列,呈现出层状或线状分布,使流体易于流动,体系的黏度降低。在更高的剪切速率时,体系中的流体润滑力超过随机分散力,成为主导作用力,导致粒子簇形成。粒子绕过其他粒子流动的难度大大增加,表现出剪切增稠行为。

剪切增稠剪切增稠

剪切增稠行为最初是由于其给工业生产带来的负面作用而引起关注。由于剪切增稠的发生,材料流动性减弱导致堵塞管道;粒子的聚集导致在表面涂覆时,产生不均匀的涂层而影响涂层质量。早期的研究是为了避免这种现象的发生。随着研究的深入,人们发现,剪切增稠在振动控制、抗冲、防爆、身体防护等领域都有广阔的应用前景

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