Laajentavia nesteitä

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 19. huhtikuuta 2013 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 15 muokkausta .

Dilatantinesteet ( laajentavat materiaalit ) ovat materiaaleja, joiden viskositeetti kasvaa leikkausjännitysnopeuden kasvaessa . Tällaiset nesteet ovat yhden tyyppisiä ei-newtonilaisia nesteitä .

Laajentava vaikutus havaitaan niissä materiaaleissa, joissa tiheästi sijoitetut hiukkaset sekoitetaan nesteen kanssa, joka täyttää hiukkasten välisen tilan. Materiaalikerrosten pienillä leikkausnopeuksilla toisiinsa nähden neste toimii voiteluaineena ja laajentava materiaali pääsee virtaamaan helposti. Suurilla nopeuksilla neste ei ehdi täyttää liikkuvien hiukkasten väliin muodostuneita vapaita tiloja, ja siksi hiukkasten välinen kitka kasvaa suuresti, mikä johtaa viskositeetin nousuun. [1] Tämä vaikutus voidaan helposti havaita maissitärkkelyksen ja veden seoksessa [2] , joka käyttäytyy paradoksaalisesti, kun sen pintaan lyödään tai heitetään sitä kohti. Täysin vedellä kostutettu hiekka toimii myös laajentavana materiaalina. Tästä syystä, kun kävelet rantaa pitkin sateen jälkeen, voit havaita kuivaa hiekkaa niissä paikoissa, joissa jalka on astunut (kostuneen hiekkakerroksen alla on kuivaa hiekkaa, koska sadepisarat, osuessaan jo kosteaan hiekkaan, ei voi tunkeutua syvälle märän hiekan laajentavien ominaisuuksien vuoksi) [3] . Samoista syistä nopeasti juoksevan ihmisen jalanjäljet märällä hiekalla ovat paljon heikommat kuin kuivalla hiekalla, tietysti tässä tapauksessa vaikutuksen ilmeneminen riippuu suuresti juoksijan painosta.

Reopeksi on materiaalien samanlainen ominaisuus; reopeettisissa materiaaleissa viskositeetti kasvaa ajan myötä tapahtuvan jännityksen "kertymän" seurauksena.
Dilatanssin vastakkainen ominaisuus on pseudoplastisuus .

Matemaattinen malli

Kuvaamaan leikkausjännityksen riippuvuutta laajentavien nesteiden leikkausjännityksestä käytetään Ostwaldin teholakia: , missä on sakeuskerroin, on virtausindeksi, joka määrittää tehollisen viskositeetin kasvun leikkausnopeuden kasvaessa [4] . $\tau$ $\tau =K({\frac {dv}{dx)))^{m-1}({\frac {dv}{dx)))$ $K$ $m>1$

Sovellus

Luistonesto

Joissakin AWD - järjestelmissä käytetään viskooseja kytkimiä , jotka on täytetty laajentavalla nesteellä, siirtämään voimaa etu- ja takapyörien välillä. Ajettaessa tiellä, jolla on hyvä pito pyörien ja tienpinnan välillä, etu- ja takapyörien ajokäyttäytyminen on sama, ja siten nesteen sekoittuminen kytkimessä on erittäin heikkoa, sen juoksevuus on hyvä ja se on vähäistä. voima siirtyy kytkimen kautta pyörältä toiselle. Kun etupyörät alkavat luistaa, viskoosin kytkimen nestekerrosten nopeus kasvaa, mikä johtaa tämän nesteen paksuuntumiseen. Tämän seurauksena enemmän vääntömomenttia siirtyy kytkimen kautta takapyöriltä. Tällaisessa laitteessa neste voi jähmettyä lähes kokonaan, ja samalla maksimivääntömomentti välittyy kytkimen kautta. Operaattori ei osallistu kuvatun prosessin hallintaan millään tavalla. Kuvattuja järjestelmiä käytetään ajoneuvoissa, jotka on suunniteltu liikkumaan sekä tiellä että maastossa.

Luodinkestävät liivit

Jotkut valtion organisaatiot ja yritykset käyttävät laajentavia materiaaleja panssariliivien ja muiden ihmiskehoa suojaavien laitteiden kehittämisessä.

Yhdessä tutkimuksessa tavallista Kevlar -kangasta verrattiin kevlarista ja laajentavasta nesteestä valmistettuun komposiittipanssariin. Tulokset osoittivat, että komposiittipanssari toimi paremmin kuin puhdas kevlar, huolimatta siitä, että komposiitin paksuus oli alle kolmasosa puhtaan kevlarin paksuisuudesta. [5]

Esimerkkejä laajentavien materiaalien käytöstä henkilönsuojaimissa ovat d3o ( englanniksi ) ja Dow Corningin valmistama Active Protection System [6] .

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Encyclopedia of Fluid Mechanics: Rheology and Non-Newtonin Flows / Cheremisihoff, Nicholas P. - Houston, Texas: Gulf Publishing Company, 1988. - Voi. 7.
↑ Youtube Cornstarch science https://www.youtube.com/watch?v=vCHPo3EA7oE Arkistoitu 6. huhtikuuta 2018 Wayback Machinessa
↑ Youtube Wet Sand Science https://www.youtube.com/watch?v=B_qRh5Y-hO8 Arkistoitu 10. maaliskuuta 2016 Wayback Machinessa
↑ Gusev Yu.I., Karasev I.N., Kolman-Ivanov E.E. Kemikaalien tuotantoon tarkoitettujen koneiden suunnittelu ja laskenta. - M., Mashinostroenie, 1985. - s. 142-143
↑ Nestehaarniska "voi pysäyttää luoteja" , BBC News (9. heinäkuuta 2010).
↑ Dow Corning® Active Protection System

Linkit

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Britannica (verkossa)