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非牛顿流体可以运用在生活中哪些地方?

2024-11-06 07:40:25 编辑:zane 浏览量:520

非牛顿流体可以运用在生活中哪些地方?

的有关信息介绍如下:

非牛顿流体可以运用在生活中哪些地方?

题主是不是看了这种视频来问的呢。作为学过流体力学的人给大家做一个简单的科普吧。

非牛顿流体是相对于牛顿流体而言的,牛顿就提是指满足牛顿粘性定律的流体,那么不满足这个定律的就是非牛顿流体了(好绕,而且像是废话)。

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牛顿粘性定律是牛顿在1686年通过试验(示意图如上)测量流体粘性进而提出的,内容是流体的剪切应力τ与速度梯度du/dy成线性关系,即

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上式中的μ是描述流体粘性的系数,称为粘性系数或动力粘性系数,不同流体的粘性系数差别很大。

但是自然界中大量的流体不满足上式,我们称其为非牛顿流体。非牛顿流体在我们生活中极其常见,我们的血液、淋巴液等等,以及油漆、牙膏、果酱、酱油等等这些都是非牛顿流体。

非牛顿流体当然还可以继续细分,但是专业知识太多太复杂就不细细展开讲了。

接下来说一下最关心的,我们可以怎么“玩”非牛顿流体。

首先流传最广的一种玩法,在家中用淀粉和水混合,搅拌均匀,放置30min。然后等充分沉淀后,把上方澄清液体倒掉,剩下的物质则具有剪切增稠效应。如果用筷子慢慢插入,感觉不到太大的阻力便可以插入。但快速插入或搅拌时,便会感觉到很大的阻力。

其次,在特定条件下可以做防弹衣。利用非牛顿流体的剪切增稠作用,美国杜邦公司将经过非牛顿流体浸透得到Kevlar纤维制成液体防弹衣,抗冲击效果较强,而且更为轻便舒适。

还有在国外应用比较广泛的D3O材料,就是非牛顿流体。D3O材料在常态下保持松弛的状态,柔软而具有弹性,一旦遭到剧烈撞击或挤压的时候,分子间立刻相互锁定,迅速收紧变硬从而消化外力,形成一层防护层,当外力消失后,材料会回复到它最初的松弛软弹状态。它可以在纳米秒时内在不同的冲击情况下作出不同的反应。此材料已经应用于户外运动装备甚至战场上,为使用者提供碰撞保护措施。

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此外,非牛顿流体在许多工业部门都有应用,人们对它的研究也在不断深入。

谢谢阅读,希望有所帮助。

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