研究人员提出了调整增稠材料流动性的新方法

剪切增稠——通过施加作用力增加液体粘度——是一种众所周知的现象。将等量的玉米淀粉和水混合,你会得到“Oobleck”,一种液体,搅拌得越用力,它就会变成固体。

增稠流体有许多技术用途——例如车辆的牵引力控制和液体防弹衣——但如果增稠导致管道和喷嘴堵塞,其影响可能是有害的。如果能够控制增稠过程,而不是由增稠过程进行控制,就有可能解决各种工业中的许多加工问题。

尼尔·林领域的研究生实验物理的实验室副教授Itai科恩和克里斯·洛克的理论物理研究生在实验室从爱丁堡大学的金太阳,苏格兰,提出了一种技术来做到这一点的一篇论文中,“可调在悬浮液剪切增稠,”发表在9月12日的《美国国家科学院院刊》上。欧洲杯线上买球

该小组(包括英国剑桥大学数学科学中心的Michael Cates教授)设计了一种方法,根据需要调节一种增稠材料的流动性。欧洲杯线上买球

林说:“很长一段时间以来,我们一直在试图描述奇怪的流动行为,并与之共存。”。“但这实际上是我们第一次展示控制流行为并对其进行定制的能力。”

科恩小组最近的工作表明,剪切增厚是颗粒接触团簇及其沿流动方向排列的结果。这些簇状物在流动过程中不断改变,使悬浮液变稠。该小组的想法是:打破粒子团,使增稠的流体再次顺畅流动。

Oobleck的工作原理:玉米淀粉增稠之谜

他们通过应用垂直于流体原始流动方向的振荡来实现这一点,这种振荡会将星系团中的粒子分开。欧洲杯猜球平台这种扰动必须巧妙地应用,精确地结合高频和小振幅。

高频保证了簇在重新排列成新簇之前受到干扰;有限的振幅防止振荡在扰动方向上产生增厚的团簇。

科恩说:“这种简单的扰动可以有效地降低增稠悬浮液的粘度,降低倍数约为100。”

为了证明他们的方法,林和小组设计了一个简单的实验——将玉米淀粉混合物倒入一个由扬声器振动的容器中,然后将一个电机的飞轮浸入其中。当扬声器关闭时,飞轮卡住,电机失速,但当扬声器打开时,振动会破坏簇,混合物的粘度降低,飞轮转动。

“在工业上,解决这个问题的唯一办法就是改变悬浮颗粒,或者直接用水稀释物质的浓度,”林说。“但这不是我们想要的——我们不想妥协。”欧洲杯猜球平台

科恩说,这项技术在许多先进技术领域有着无数的可能性,如三维打印、能量储存和机器人技术。

“我们将能够3D打印非常集中的材料——水泥、由金属颗粒组成的导电悬浮液,甚至巧克力,”他说。“我欧洲杯足球竞彩们还可以想象,机器人手臂的关节和抓具具有不同的刚度。”欧洲杯猜球平台

这项工作得到了美国国家科学基金会的资助,并利用了康奈尔材料研究共享设施中心,该中心也得到了美国国家科学基欧洲杯线上买球金会的支持。欧洲杯足球竞彩

来源:http://www.cornell.edu/

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