在日常生活中,我们经常接触到各种流体,从饮料到润滑剂都能找到它们的身影。但你是否知道,有些流体的黏度会随着时间而变化?这些流体被称为非牛顿流体,其中最普遍的现象为「触变性」和「流变性」。这些性质不仅在科学研究中受到重视,更在工业应用中扮演着关键角色。
触变性流体是一种随时间产生黏度变化的非牛顿流体,其黏度会随着持续的剪切应力而逐渐降低。当剪切应力超过某个阈值时,流体的微观结构会发生破坏,从而产生剪切稀释的性质。这种流体在静止状态下会相对黏稠,而当受到扰动时则会开始流动。
许多胶体和悬浮液都属于触变性材料,通常在静止时表现稳定,然而经过扰动后变得越来越流动。
例如,番茄酱就是一种典型的触变性流体,当你摇晃或挤压瓶子时,它的黏度会降低,容易流出;但当不施加任何力量时,它会回到更黏稠的状态。希腊优格也是一个例子,这种流体在受到扰动时可以变得近乎固体。
触变性流体在许多生物与工业过程中都发挥着重要作用。细胞质、关节滑液以及人体内的基质都是触变性的,而精液也是如此。此外,某些种类的蜜(如薄荷蜜)在特定条件下也会展现触变性。
在工业应用中,触变性特性的材料如铅笔、油漆及印刷油墨等被广泛使用,特别是在需要快速流动和再次阻力流动的场合。
例如,在印刷过程中,触变性油墨能使得颜色的结构稳定,确保打印出来的颜色能够准确再现。这样的特性才得以在垂直表面上防止油墨的下垂。
与触变性流体相对的,是流变性流体。这类流体在受到剪切力时,其黏度会随着时间的延续而增加,表示其变得更为黏稠。流变性流体在持续的剪切作用下微观结构逐渐增强,可能由于剪切诱导晶体化的原因。
流变性流体相对罕见,但其在许多潜在应用中显示出巨大潜力,尤其是在缓冲与防护领域。
流变性流体的实例包括某些石膏膏、打印油墨及润滑剂。近年来,研究者们也持续探索流变性材料的可能用途,尤其在震动吸收的应用上,这类材料在军事、运动器材甚至汽车安全设备中可能提供重大优势。
综上所述,触变性与流变性流体代表了流体动力学中的两个重要概念,分别强调了黏度随时间变化所带来的不同现象与应用。他们在现实世界中的潜在用途与研究方向,对于科学界与工业界来说,无疑都是值得深入探讨的话题。
不论是在日常生活中还是专业工业领域,这些神奇流体的性质都让我们重新思考流体的行为与性能。那么,你是否曾经注意到身边流体的性质变化,并想知道它们背后的原理呢?