Tiksotropia

Miód Manuka jest przykładem materiału tiksotropowego.

Tiksotropia jest zależną od czasu właściwością ścinania . Niektóre żele lub płyny , które są gęste lub lepkie w warunkach statycznych, z czasem będą płynąć (stają się cieńsze, mniej lepkie) pod wpływem wstrząsania, mieszania, naprężeń ścinających lub innych naprężeń ( lepkość zależna od czasu ). Następnie potrzebują ustalonego czasu, aby powrócić do bardziej lepkiego stanu. Niektóre nienewtonowskie płyny pseudoplastyczne wykazują zależną od czasu zmianę lepkości ; im dłużej płyn podlega naprężeniom ścinającym , tym niższa jest jego lepkość. Płyn tiksotropowy to płyn, który potrzebuje skończonego czasu, aby osiągnąć lepkość równowagową po wprowadzeniu do gwałtownej zmiany szybkości ścinania. Niektóre płyny tiksotropowe niemal natychmiast wracają do stanu żelowego, na przykład keczup , i nazywane są płynami pseudoplastycznymi . Inne, takie jak jogurt, wymagają znacznie więcej czasu i mogą stać się prawie stałe. Wiele żeli i koloidów są materiałami tiksotropowymi, wykazującymi stabilną postać w spoczynku, ale stają się płynne po wzruszeniu. Tiksotropia powstaje, ponieważ cząstki lub ustrukturyzowane substancje rozpuszczone wymagają czasu na zorganizowanie się. Przegląd tiksotropii został przedstawiony przez Mewisa i Wagnera.

Niektóre płyny są antytiksotropowe: stałe naprężenie ścinające przez pewien czas powoduje wzrost lepkości lub nawet krzepnięcie. Płyny wykazujące tę właściwość są czasami nazywane reopektycznymi . Płyny antytiksotropowe są gorzej udokumentowane niż płyny tiksotropowe.

Naturalne przykłady

Ruchome piaski na brzegu Tamizy . Ruchome piaski wykazują tiksotropię w postaci rozrzedzania pod wpływem ścinania , ponieważ w stanie spoczynku są stałe, ale szybko upłynniają się po wzburzeniu.

Niektóre gliny są tiksotropowe, a ich zachowanie ma ogromne znaczenie w inżynierii budowlanej i geotechnice . Dowodem na to zjawisko są osunięcia ziemi , takie jak te, które często występują na klifach wokół Lyme Regis , Dorset i katastrofa hałdy Aberfan w Walii . Podobnie lahar to masa ziemi upłynniona w wyniku zdarzenia wulkanicznego , która szybko zestala się po zatrzymaniu.

Płuczki stosowane w zastosowaniach geotechnicznych mogą być tiksotropowe. Miód pszczół miodnych może również wykazywać tę właściwość w określonych warunkach (np. miód wrzosowy lub miód manuka ).

Zarówno cytoplazma , jak i substancja podstawowa w ludzkim ciele są tiksotropowe, podobnie jak nasienie .

Niektóre osady gliny znalezione w trakcie eksploracji jaskiń wykazują tiksotropizm: początkowo wyglądająca na stałą ławicę błota zmieni się w zupę i oddaje wilgoć, gdy zostanie wkopana lub w inny sposób naruszona. Iły te były osadzane w przeszłości przez strumienie o niskiej prędkości, które mają tendencję do odkładania drobnoziarnistego osadu.

Płyn tiksotropowy najlepiej obrazuje ostrze wiosła zanurzone w błocie. Nacisk na wiosło często powoduje powstanie bardzo lepkiego (bardziej stałego) tiksotropowego błota po stronie ostrza pod wysokim ciśnieniem i tiksotropowego błota o niskiej lepkości (bardzo płynnej) po stronie pod niskim ciśnieniem. Przepływ od strony wysokiego ciśnienia do strony niskiego ciśnienia łopatki wiosła jest nienewtonowski. (tj. prędkość płynu nie jest liniowo proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego różnicy ciśnień na piórze wiosła).

Aplikacje

Wiele rodzajów farb i tuszy — np. plastizole stosowane w sitodruku na tekstyliach — wykazuje właściwości tiksotropowe. W wielu przypadkach pożądane jest, aby płyn przepływał w stopniu wystarczającym do utworzenia jednolitej warstwy, a następnie stawiał opór dalszemu przepływowi, zapobiegając w ten sposób osiadaniu na powierzchni pionowej. Niektóre inne atramenty, takie jak te używane w typu CMYK , są zaprojektowane tak, aby po nałożeniu jeszcze szybciej odzyskiwały lepkość, aby chronić strukturę punktów w celu dokładnego odwzorowania kolorów.

Atrament tiksotropowy (wraz z wkładem pod ciśnieniem gazu i specjalną konstrukcją kuli ścinającej) jest kluczową cechą pióra Fisher Space Pen , używanego do pisania podczas lotów kosmicznych w stanie nieważkości przez amerykańskie i rosyjskie programy kosmiczne.

Pasty lutownicze stosowane w procesach drukowania przy produkcji elektroniki są tiksotropowe.

Płyn do zabezpieczania gwintów to tiksotropowy klej, który utwardza się beztlenowo.

Tiksotropia została zaproponowana jako naukowe wyjaśnienie cudów upłynniania krwi , takich jak św. Januarego w Neapolu .

Procesy odlewania półstałego, takie jak tiksomoulding, wykorzystują właściwości tiksotropowe niektórych stopów (głównie metali lekkich, takich jak magnez). W pewnych zakresach temperatur i przy odpowiednim przygotowaniu stop można wprowadzić w stan półstały, który można wtryskiwać z mniejszym skurczem i lepszymi ogólnymi właściwościami niż w przypadku normalnego formowania wtryskowego .

Zmatowiona krzemionka jest powszechnie stosowana jako środek reologiczny do nadania tiksotropowym płynom o niskiej lepkości. Przykłady sięgają od żywności po żywicę epoksydową w zastosowaniach związanych ze spajaniem strukturalnym, takich jak spoiny pachwinowe .

Etymologia

Słowo pochodzi od starogreckiego θίξις thixis 'dotykać' (od thinganein 'dotykać') i -tropy , -tropous , od starogreckiego -τρόπος -tropos 'obracania', od τρόπος tropos 'obrót', od τρέπειν trepein , 'skręcić'. Został wynaleziony przez Herberta Freundlicha pierwotnie do transformacji zol-żel .

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Słownikowa definicja tiksotropii w Wikisłowniku