Dilatáns folyadékok

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2013. április 19-én áttekintett verziótól ; az ellenőrzések 15 szerkesztést igényelnek .

A dilatáns folyadékok ( tágító anyagok ) olyan anyagok, amelyek viszkozitása a nyíró alakváltozási sebesség növekedésével nő . Az ilyen folyadékok a nem newtoni folyadékok egyik fajtája .

A dilatáns hatás azoknál az anyagoknál figyelhető meg, amelyekben a sűrűn elhelyezkedő részecskék olyan folyadékkal keverednek, amely kitölti a részecskék közötti teret. Az anyagrétegek egymáshoz viszonyított kis nyírási sebessége mellett a folyadék kenőanyagként működik, és a dilatáns anyag könnyen tud folyni. Nagy sebességnél a folyadéknak nincs ideje kitölteni a mozgó részecskék között kialakuló szabad tereket, ezért a részecskék közötti súrlódás nagymértékben megnő, ami viszkozitásnövekedéshez vezet. [1] Ez a hatás könnyen megfigyelhető kukoricakeményítő és víz keverékében [2] , amely paradox módon viselkedik, ha a felületét ütik vagy rádobják. A vízzel teljesen átnedvesített homok tágító anyagként is viselkedik. Emiatt, amikor eső után a parton sétál, száraz homokot figyelhet meg azokon a helyeken, ahol a láb meglépett (a nedves homokréteg alatt száraz homok található, mivel az esőcseppek, a már nedves homokba ütközve nem tud mélyen behatolni a -a nedves homok dilatáns tulajdonságai miatt) [3] . Ugyanezen okok miatt a gyorsan futó ember lábnyoma nedves homokon sokkal gyengébb, mint száraz homokon, természetesen ebben az esetben a hatás megnyilvánulása nagymértékben függ a futó súlyától.

A reopexia az anyagok hasonló tulajdonsága; reopetikus anyagokban a viszkozitás az idő múlásával járó feszültség "felhalmozódása" következtében megnő.
A dilatancia ellentétes tulajdonsága a pszeudoplaszticitás .

Matematikai modell

A nyírófeszültség tágító folyadékok nyírófeszültségétől való függésének leírására az Ostwald-féle hatványtörvényt használjuk: , ahol a konzisztencia-együttható, az áramlási index, amely meghatározza az effektív viszkozitás növekedését a nyírósebesség növekedésével [4] . $\tau$ $\tau =K({\frac {dv}{dx)))^{m-1}({\frac {dv}{dx)))$ $K$ $m>1$

Alkalmazás

Kipörgésgátló

Egyes AWD rendszerek viszkózus tengelykapcsolókat használnak , amelyeket dilatáns folyadékkal töltenek meg, hogy átadják az erőt az első és a hátsó kerekek között. A kerekek és az útfelület közötti jó tapadású úton haladva az első és a hátsó kerekek vezetési viselkedése megegyezik, így a tengelykapcsolóban a folyadék keveredése nagyon gyenge, jó a folyékonysága és kevés az erőt a tengelykapcsolón keresztül továbbítják egyik kerékről a másikra. Amikor az első kerekek csúszni kezdenek, megnő a folyadékrétegek sebessége a viszkózus tengelykapcsolóban, ami ennek a folyadéknak a megvastagodásához vezet. Ennek eredményeként a tengelykapcsolón keresztül több nyomaték jut át a hátsó kerekekről. Egy ilyen készülékben a folyadék szinte teljesen megszilárdul, ugyanakkor a maximális nyomatékot a tengelykapcsolón keresztül továbbítják. Az üzemeltető semmilyen módon nem vesz részt a leírt folyamat lebonyolításában. A leírt rendszereket közúti és terepen történő mozgásra tervezett járművekben használják.

Golyóálló mellények

Egyes kormányzati szervezetek és vállalatok dilatáns anyagokat használnak testpáncélok és egyéb védőeszközök fejlesztése során az emberi test számára.

Egy tanulmányban a szabványos kevlárszövetet kevlárból és dilatáns folyadékból készült kompozit páncélzattal hasonlították össze. Az eredmények azt mutatták, hogy a kompozit páncélzat jobban teljesített, mint a tiszta kevlár, annak ellenére, hogy a kompozit vastagsága kevesebb, mint egyharmada a tiszta kevlárénak. [5]

A dilatáns anyagok egyéni védőfelszerelésekben való felhasználására példa a d3o ( angolul ) , valamint a Dow Corning által gyártott Active Protection System [6] .

Lásd még

Jegyzetek

↑ Encyclopedia of Fluid Mechanics: Rheology and Non-Newtoni áramlások / Cheremisihoff, Nicholas P. - Houston, Texas: Gulf Publishing Company, 1988. - 1. évf. 7.
↑ Youtube Cornstarch science https://www.youtube.com/watch?v=vCHPo3EA7oE Archiválva : 2018. április 6. a Wayback Machine -nél
↑ Youtube Wet Sand Science https://www.youtube.com/watch?v=B_qRh5Y-hO8 Archiválva : 2016. március 10. a Wayback Machine -nél
↑ Gusev Yu.I., Karasev I.N., Kolman-Ivanov E.E. Vegyipari gépek tervezése és számítása. - M., Mashinostroenie, 1985. - p. 142-143
↑ A folyékony páncél „megállíthatja a golyókat” , BBC News (2010. július 9.).
↑ Dow Corning® aktív védelmi rendszer

Linkek

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)