Dilatační kapaliny

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 19. dubna 2013; kontroly vyžadují 15 úprav .

Dilatantní kapaliny ( dilatantní materiály ) jsou materiály, jejichž viskozita se zvyšuje s rostoucí rychlostí smykového přetvoření . Takové tekutiny jsou jedním typem nenewtonských tekutin .

Dilatační efekt je pozorován u těch materiálů, ve kterých jsou hustě rozmístěné částice smíchány s kapalinou, která vyplňuje prostor mezi částicemi. Při nízkých smykových rychlostech vrstev materiálu vůči sobě působí kapalina jako mazivo a dilatační materiál může snadno téci. Při vysokých rychlostech kapalina nestihne vyplnit volné prostory vzniklé mezi pohybujícími se částicemi, a proto se tření mezi částicemi velmi zvyšuje, což vede ke zvýšení viskozity. [1] Tento efekt lze snadno pozorovat u směsi kukuřičného škrobu a vody [2] , která se chová paradoxně při úderu nebo hození na její povrch. Písek zcela smáčený vodou se také chová jako dilatační materiál. Z tohoto důvodu, když jdete po pláži po dešti, můžete pozorovat suchý písek v místech, kde noha došla (pod navlhčenou vrstvou písku je oblast suchého písku, protože kapky deště, narážející na již vlhký písek, nemůže proniknout hluboko do -kvůli dilatačním vlastnostem vlhkého písku) [3] . Ze stejných důvodů jsou stopy rychle běžícího člověka na mokrém písku mnohem slabší než na písku suchém, samozřejmě v tomto případě je projev efektu značně závislý na váze běžce.

Matematický model

Pro popis závislosti smykového napětí na smykovém napětí dilatačních kapalin se používá Ostwaldův mocninný zákon: , kde je koeficient konzistence, je index toku, který určuje nárůst efektivní viskozity s rostoucí smykovou rychlostí [4] .

Aplikace

Kontrola trakce

Některé systémy AWD využívají k přenosu výkonu mezi předními a zadními koly viskózní spojky naplněné dilatační kapalinou. Při jízdě po silnici s dobrou přilnavostí mezi koly a povrchem vozovky je jízdní chování předních a zadních kol stejné a tím je promíchávání kapaliny ve spojce velmi slabé, má dobrou tekutost a málo výkon je přenášen přes spojku z jednoho kola na druhé. Když začnou přední kola prokluzovat, zvýší se rychlost vrstev kapaliny ve viskózní spojce, což vede k zahuštění této kapaliny. Díky tomu se přes spojku přenáší více točivého momentu od zadních kol. V takovém zařízení může kapalina téměř úplně ztuhnout a současně je přes spojku přenášen maximální točivý moment. Provozovatel se na řízení popsaného procesu nijak nepodílí. Popsané systémy se používají ve vozidlech určených pro pohyb jak po silnici, tak v terénu.

Neprůstřelné vesty

Některé vládní organizace a korporace používají dilatační materiály při vývoji neprůstřelných vesty a dalších ochranných prostředků pro lidské tělo.

V jedné studii byla standardní kevlarová tkanina srovnávána s kompozitním brněním vyrobeným z kevlaru a dilatační tekutiny. Výsledky ukázaly, že kompozitní pancíř fungoval lépe než čistý kevlar, a to navzdory skutečnosti, že tloušťka kompozitu byla méně než jedna třetina tloušťky čistého kevlaru. [5]

Příklady použití dilatačních materiálů v osobních ochranných prostředcích zahrnují d3o ( anglicky ) a Active Protection System [6] vyráběný společností Dow Corning .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Encyklopedie mechaniky tekutin: Rheologie a nenewtonské toky  / Cheremisihoff, Nicholas P. - Houston, Texas: Gulf Publishing Company, 1988. - Sv. 7.
  2. ↑ Youtube Věda o kukuřičném škrobu https://www.youtube.com/watch?v=vCHPo3EA7oE Archivováno 6. dubna 2018 na Wayback Machine
  3. ↑ Youtube Wet Sand Science https://www.youtube.com/watch?v=B_qRh5Y-hO8 Archivováno 10. března 2016 na Wayback Machine
  4. ↑ Gusev Yu.I., Karasev I.N., Kolman-Ivanov E.E. Návrh a výpočet strojů pro chemickou výrobu. - M., Mashinostroenie, 1985. - str. 142–143
  5. ↑ Tekuté brnění „dokáže zastavit kulky“ , BBC News  (9. července 2010).
  6. ↑ Systém aktivní ochrany Dow Corning®

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie