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超声波
研究人员正在使用超声波来控制剪切增稠材料的粘度
时间:2020-01-14 23:33    作者:admin    浏览:

  这项研究“使用声学扰动来动态调整胶体悬浮液中的剪切增厚”,于9月17日▪…□▷▷•发表▪•★在“ 物理评论快报”上。

  剪切增稠液体是一类像液体一样流动但在挤压或快速剪•□▼◁▼切时凝固的材料,例如流沙和儿童游戏粘液Oobleck。该材料的技术应用范围从柔软的防弹衣和宇航员服到3D打印金属和陶瓷。

  但剪切增稠过程可能不合作:操作材料越多,凝固的越多,在3D打印和混凝土制造的情况下,可能会导致喷嘴和堵塞的料斗。

  Itai Cohen是该论文的共同资深作者的教授,他之前发现了一种通过垂直振荡将●这些悬浮液中的颗粒形成的刚性结构或力链分开来操纵或“调整”材料的方法。但这种方法被证明◆◁•是不切实际的。毕竟,摇动和扭曲工厂管道并不容易。

  科恩和博士 学生Meera Ramaswamy与工程学教授Brian Kirby和博士合作。学生★-●=•▽Pra★△◁◁▽▼teek Sehgal,他一直使用声学传感器来操纵Kirby实验•●室中的微米和纳米级粒子。

  Sehgal开发了一种简单但有效的装置,包括带有声换能器的底板 - 称为压电 - 产生超声波。

  “当你以特定的频率和特定的电压激☆△◆▲■发压电时,它会通过底▲●…△板发出声波到悬架。这些声学干扰打破了造成剪切增厚的力链,”Sehgal说,他是该公•☆■▲司的共同△▪▲□△主要作者。拉马斯瓦米的论文。

  “你所引发的干扰实际上非常非常小,因此打破微粒之间的接触力并不需要太多,”科恩说。“这是让我们考虑应用这些扰动并让它发挥作用的关键洞察力。基本上,任何有流动变厚的几何形状,你现在可以只是压制并压缩该区域。这种策略只是为更广泛的应△▪◇…=▲▲□△用开辟了适用性。“

  研究人员通过操纵厚度达1.3毫米的物质中的颗粒来开发这种方法,但由于超声波可以在材料中传播很长的距离,因此柯比预计它会被用在宽达一英尺的管道上。潜在的应用包括食品加工,特别是对于具有颗粒状悬浮液(如浆料),混凝土制造以及陶瓷和▷•●金属的3D打印的材料。

  声能的使用对于研究材料的增稠行为和系统动力学的研◇•■★▼究人员来说也是一种有价值的科学工具。通常,为了研究增稠,人们需要从放松的悬浮开始并增加流量。然而,这个过程可能需□◁要◇=△▲很长时间。

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