Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Не ньютоновское поведение жидкости
Non Newtonian fluid behavior
В реологии, сдвиговое истончение – это не ньютоновское поведение жидкостей, вязкость которых уменьшается под воздействием сдвиговой деформации. Оно иногда рассматривается как синоним псевдопластичности и обычно определяется как исключение временных эффектов, таких как тиксотропия. Сдвиговое истончение является наиболее распространенным типом не ньютоновского поведения жидкостей и встречается во многих промышленных и бытовых применениях. Хотя сдвиговое истончение обычно не наблюдается в чистых жидкостях с низкой молекулярной массой или идеальных растворах небольших молекул, таких как сахароза или хлорид натрия, оно часто наблюдается в полимерных растворах и расплавленных полимерах, а также в сложных жидкостях и суспензиях, таких как кетчуп, взбитые сливки, кровь, краска и лак для ногтей.
In rheology, shear thinning is the non Newtonian behavior of fluids whose viscosity decreases under shear strain. It is sometimes considered synonymous for pseudo plastic behaviour, and is usually defined as excluding time dependent effects, such as thixotropy. Shear thinning is the most common type of non Newtonian behavior of fluids and is seen in many industrial and everyday applications. Although shear thinning is generally not observed in pure liquids with low molecular mass or ideal solutions of small molecules like sucrose or sodium chloride, it is often observed in polymer solutions and molten polymers, as well as complex fluids and suspensions like ketchup, whipped cream, blood, paint, and nail polish.
Модель Гершель-Балкли
Для того чтобы пластик Бингема начал течь, необходимо превысить критическое напряжение сдвига. Такое поведение обычно наблюдается в полимерных/кремнеземных микро- и нанокомпозитах, где формирование сети кремнезема в материале обеспечивает реакцию, подобную твердому телу, при низких напряжениях сдвига. Поведение пластических жидкостей при сдвиге может быть описано моделью Гершеля — Булки, которая добавляет пороговое напряжение сдвига к уравнению Оствальда. Однако при описании вязкости жидкостей полезно различать псевдопластическое (разжижающееся при сдвиге) поведение от тиксотропного поведения, при котором вязкость при всех скоростях сдвига снижается в течение определенного времени после перемешивания: оба этих эффекта часто можно наблюдать раздельно в одной и той же жидкости.
Bingham plastics require a critical shear stress to be exceeded in order to start flowing. This behaviour is usually seen in polymer/silica micro and nanocomposites, where the formation of a silica network in the material provides a solid like response at low shear stress. The shear thinning behavior of plastic fluids can be described with the Herschel Bulkley model, which adds a threshold shear stress component to the Ostwald equation: When describing the viscosity of liquids, however, it is therefore useful to distinguish shear thinning (pseudoplastic) behaviour from thixotropic behaviour, where the viscosity at all shear rates is decreased for some duration after agitation: both of these effects can often be seen separately in the same liquid.
Примеры повседневного использования
Стенная краска — псевдопластичный материал. При нанесении современной краски сдвиговое усилиение, создаваемое кистью или валиком, позволяет ей становиться более текучей и равномерно смачивать поверхность. После нанесения краска восстанавливает более высокую вязкость, что предотвращает потеки и подтеки. Кетчуп — материал, демонстрирующий снижение вязкости при сдвиге: он вязкий в состоянии покоя, но становится текучим при перемешивании, встряхивании или ударе по бутылке. Когда взбитые сливки распыляются из баллончика, они плавно вытекают из сопла благодаря низкой вязкости при высокой скорости потока. Однако, после того как взбитые сливки попадают в ложку, они перестают течь, и их повышенная вязкость позволяет им сохранять форму.
Wall paint is a pseudoplastic material. When modern wall paint is applied, the shear created by the brush or roller will allow it to thin and wet out the surface evenly. Once applied, the paint regains their higher viscosity, which avoids drips and runs. Ketchup is a shear thinning material, viscous when at rest, but flowing at speed when agitated by squeezing, shaking, or striking the bottle. When whipped cream is sprayed out of its canister, it flows out smoothly from the nozzle due to the low viscosity at high flow rate. However, after whipped cream is sprayed into a spoon, it does not flow and its increased viscosity allows it to be rigid.