В механике сплошной среды зависящая от времени вязкость — это свойство жидкостей , вязкость которых изменяется как функция времени. Наиболее распространенным типом этого является тиксотропия , при которой вязкость жидкостей при непрерывном сдвиге уменьшается со временем; противоположностью является реопектия , при которой вязкость увеличивается со временем.
Некоторые неньютоновские псевдопластичные жидкости демонстрируют зависящее от времени изменение вязкости и нелинейное поведение напряжения-деформации, при котором чем дольше жидкость подвергается сдвиговому напряжению , тем ниже становится ее вязкость. Тиксотропная жидкость — это жидкость, которой требуется время для достижения вязкостного равновесия при ступенчатом изменении скорости сдвига. Когда сдвиг в тиксотропной жидкости превышает определенный порог, это приводит к разрушению микроструктуры жидкости и проявлению свойства истончения сдвига .
Некоторые гели или жидкости, которые являются густыми (вязкими) в статических условиях, начнут истончаться и течь, когда их встряхивают, перемешивают или подвергают иному стрессу. Когда стресс прекращается, они возвращаются в более вязкое состояние по прошествии времени. Некоторые тиксотропные жидкости возвращаются в состояние геля почти мгновенно, например, кетчуп, и называются псевдопластичными жидкостями. Другие, например, йогурт, застывают гораздо дольше и могут стать почти твердыми. Многие гели и коллоиды являются тиксотропными материалами, демонстрирующими стабильную форму в состоянии покоя, но становящимися все более текучими при перемешивании.
Цитоплазма , синовиальная жидкость (находится в суставах между некоторыми костями) и основное вещество человеческого тела являются тиксотропными, как и сперма . [1] Некоторые сорта меда (например, вересковый мед ) могут проявлять тиксотропность при определенных условиях.
Некоторые глины (включая бентонит и монтмориллонит ) проявляют тиксотропность, как и некоторые глинистые отложения, обнаруженные в пещерах (медленно текущие подземные потоки имеют тенденцию наслаивать мелкозернистый осадок в илистые отмели, которые изначально кажутся сухими и твердыми, но затем становятся влажными и жидкими, если их раскопать или иным образом потревожить). Буровые растворы, используемые в геотехнических приложениях, могут быть тиксотропными.
Процессы литья в полутвердом состоянии, такие как тиксоформовка, используют тиксотропные свойства некоторых сплавов (в основном легких металлов , например, висмута ) с большой выгодой. В определенных температурных диапазонах и при соответствующей подготовке эти сплавы можно впрыскивать в формы в полутвердом состоянии, что приводит к получению отливки с меньшей усадкой и другими превосходными свойствами, чем отливки, полученные обычными процессами литья под давлением .
Припойные пасты, используемые в процессах печати при производстве электроники, являются тиксотропными.
Многие виды красок и чернил (например, пластизоли, используемые в шелкографии на текстиле ) проявляют тиксотропные свойства. Во многих случаях желательно, чтобы чернила или краска текли достаточно быстро, чтобы сформировать равномерный слой, но затем сопротивлялись дальнейшему течению (что на вертикальных поверхностях может привести к провисанию). Тиксотропные чернила, которые быстро восстанавливают высокую вязкость, используются в процессах печати типа CMYK ; это необходимо для защиты структуры точек для точной цветопередачи.
Фиксатор резьбы — это тиксотропный клей, отверждающийся в анаэробных условиях.
Тиксотропия была предложена в качестве научного объяснения чудес разжижения крови , таких как чудо святого Януария в Неаполе . [2]
Другими примерами тиксотропных жидкостей являются желатин , шортенинг , сливки , растворы ксантановой камеди , водные гели оксида железа , пектиновые гели, гидрогенизированное касторовое масло , суспензия технического углерода в расплавленной резине для шин, многие хлопьевидные суспензии и многие коллоидные суспензии.
По сути, зеркало тиксотропии, реопектические жидкости являются еще более редким классом неньютоновских жидкостей, которые демонстрируют зависящее от времени увеличение вязкости; они загустевают или затвердевают при встряхивании или перемешивании. Чем дольше они подвергаются сдвигающей силе , тем выше становится их вязкость , [3] поскольку микроструктура реопектической жидкости формируется под действием непрерывного сдвига (возможно, из-за кристаллизации, вызванной сдвигом).
Примерами реопектических жидкостей являются некоторые гипсовые пасты, чернила для принтеров и смазочные материалы .
Также ведутся агрессивные исследования реопектических материалов, особенно в отношении потенциального использования в амортизации . В дополнение к очевидным потенциальным военным применениям, реопектические набивки и броня могут предложить значительные преимущества по сравнению с альтернативными материалами, которые в настоящее время используются в широком спектре областей: от спортивных товаров и спортивной обуви до парашютного спорта и безопасности автомобилей.
Дополнительные сведения о реопектике и возможном использовании реопектических жидкостей можно получить путем дальнейшего исследования физики гистерезиса . [4]
