在日常生活中,我們經常接觸到各種流體,從飲料到潤滑劑都能找到它們的身影。但你是否知道,有些流體的黏度會隨著時間而變化?這些流體被稱為非牛頓流體,其中最普遍的現象為「觸變性」和「流變性」。這些性質不僅在科學研究中受到重視,更在工業應用中扮演著關鍵角色。
觸變性流體是一種隨時間產生黏度變化的非牛頓流體,其黏度會隨著持續的剪切應力而逐漸降低。當剪切應力超過某個閾值時,流體的微觀結構會發生破壞,從而產生剪切稀釋的性質。這種流體在靜止狀態下會相對黏稠,而當受到擾動時則會開始流動。
許多膠體和懸浮液都屬於觸變性材料,通常在靜止時表現穩定,然而經過擾動後變得越來越流動。
例如,番茄醬就是一種典型的觸變性流體,當你搖晃或擠壓瓶子時,它的黏度會降低,容易流出;但當不施加任何力量時,它會回到更黏稠的狀態。希臘優格也是一個例子,這種流體在受到擾動時可以變得近乎固體。
觸變性流體在許多生物與工業過程中都發揮著重要作用。細胞質、關節滑液以及人體內的基質都是觸變性的,而精液也是如此。此外,某些種類的蜜(如薄荷蜜)在特定條件下也會展現觸變性。
在工業應用中,觸變性特性的材料如鉛筆、油漆及印刷油墨等被廣泛使用,特別是在需要快速流動和再次阻力流動的場合。
例如,在印刷過程中,觸變性油墨能使得顏色的結構穩定,確保打印出來的顏色能夠準確再現。這樣的特性才得以在垂直表面上防止油墨的下垂。
與觸變性流體相對的,是流變性流體。這類流體在受到剪切力時,其黏度會隨著時間的延續而增加,表示其變得更為黏稠。流變性流體在持續的剪切作用下微觀結構逐漸增強,可能由於剪切誘導晶體化的原因。
流變性流體相對罕見,但其在許多潛在應用中顯示出巨大潛力,尤其是在緩衝與防護領域。
流變性流體的實例包括某些石膏膏、打印油墨及潤滑劑。近年來,研究者們也持續探索流變性材料的可能用途,尤其在震動吸收的應用上,這類材料在軍事、運動器材甚至汽車安全設備中可能提供重大優勢。
綜上所述,觸變性與流變性流體代表了流體動力學中的兩個重要概念,分別強調了黏度隨時間變化所帶來的不同現象與應用。他們在現實世界中的潛在用途與研究方向,對於科學界與工業界來說,無疑都是值得深入探討的話題。
不論是在日常生活中還是專業工業領域,這些神奇流體的性質都讓我們重新思考流體的行為與性能。那麼,你是否曾經注意到身邊流體的性質變化,並想知道它們背後的原理呢?