剪切变稀 shear thinning
定义:非牛顿流体的表观黏度随剪切速率增加而降低的现象。
学科:化学_高分子化学_高分子物理化学与高分子物理
相关词:剪切稠化 切变 非牛顿流体
图片来源:视觉中国
【延伸阅读】
当你清晨起床睡眼惺忪地洗漱时,不小心将一大股牙膏挤了出来。当你懊恼地收拾残局时,想必不会首先选择拧上牙膏盖子,因为你清楚,即使倒置,牙膏也不会自己流出来。这是为什么呢?
原来牙膏是一种剪切变稀流体。剪切变稀指的是流体黏度随剪切速率增大而减小的性质。因此,挤压牙膏皮时越用力,牙膏的黏度就越小,也就越容易像液体一样流出。
涂料也是一种剪切变稀流体。它储存在容器里黏度很大,而用刷子将其刷在墙上或其他壁面上,由于剪力作用,它的黏度会变小。这一性质既便于油漆的静态存储,又方便进行涂刷作业。
大部分液体食物都属于剪切变稀流体,比如块状的老酸奶稍加搅拌就变成了较稀的液体。但也有些例外,比如芝麻酱就会越搅越稠,它就属于剪切增稠流体。
关于剪切变稀流体,运用“类橡胶液体理论”可以描述其机理。
该理论认为,材料的大分子链因热运动而交联缠结(同时也会破坏),形成网状结构,缠结点的形成速率与破坏速率大致相等,处于动态平衡状态。当外部条件发生变化(如施加剪力)时,缠结点的破坏速率就会大于生成速率,网状结构变得稀疏,出现剪切变稀现象。当外部条件恢复原状(如剪力撤除)时,它又会趋于最初的动态平衡状态。也就是说,剪切变稀是可逆的。
剪切变稀的性质在高分子材料加工中有着重要应用:适当提高剪切速率(如提高机器转速或推进速率),可以降低材料黏度,增加其流动性,降低阻力,节省能耗,提高生产效率。
责任编辑:唐可