Förstå icke-newtonska vätskor: typer, beteenden och tillämpningar

Icke-newtonska vätskor är de vars beteende inte följer det förväntade beteendet enligt Newtons viskositetslag. Med andra ord är förhållandet mellan skjuvspänning och skjuvhastighet inte linjärt, utan beror snarare på flödets historia.

I en newtonsk vätska är viskositeten konstant och förhållandet mellan skjuvspänning och skjuvhastighet linjärt. I en icke-Newtonsk vätska ändras emellertid viskositeten med skjuvhastigheten eller flödets historia. Detta betyder att vätskans beteende under olika förhållanden av skjuvhastighet eller flödeshistorik kommer att skilja sig från det för en newtonsk vätska.

Det finns flera typer av icke-newtonska vätskor, inklusive:

1. Skjuvförtunningsvätskor: Dessa vätskor har en lägre viskositet vid högre skjuvhastigheter. Detta gör att de blir mindre trögflytande när skjuvhastigheten ökar. Exempel är ketchup och paint.
2. Skjuvförtjockningsvätskor: Dessa vätskor har en högre viskositet vid högre skjuvningshastigheter. Detta gör att de blir mer trögflytande när skjuvhastigheten ökar. Exempel inkluderar majsstärkelsesuspension och dilatantgeler.
3. Tixotropa vätskor: Dessa vätskor har en minskande viskositet över tiden under konstant skjuvspänning. Detta gör att de blir mindre trögflytande då de utsätts för konstant skjuvspänning under en längre tid. Exempel är lera och gelatin.
4. Reopektiska vätskor: Dessa vätskor har en ökande viskositet över tiden under konstant skjuvspänning. Detta gör att de blir mer trögflytande då de utsätts för konstant skjuvspänning under en längre tid. Exempel inkluderar smält glas och vissa polymerlösningar. Icke-newtonska vätskor uppvisar ett brett spektrum av beteenden, inklusive flödesinstabilitet, olinjära flödesmönster och självläkande egenskaper. De finns i många naturliga och industriella tillämpningar, såsom i studiet av blodreologi, beteendet hos suspensioner och emulsioner och flödet av komplexa vätskor i rörledningar och blandningstankar.