نویسندگان
1 آزمایشگاه سیستم‌های پیچیده، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه الزهرا، تهران
2 دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران
چکیده
رفتار برش وشکسانی در نانوسیال تعلیقی سیلیکا (نانو ذرات سیلیکا به قطر 12 نانومتر در اتیلن گلیکول) تحت برش پایا مورد بررسی قرار گرفت. آهنگ برش بحرانی برای گذار به برش وشکسانی را در دماها و غلظت‌های مختلف بدست آمد. همچنین تأثیرات دما و غلظت بر رفتار برش وشکسان را نیز بررسی شد. گذار به پهن‌شوندگی در برش، آشکارا برای همه نمونه‌ها قابل مشاهده است و همچنین مشاهده شد که با افزایش دما، آهنگ برش بحرانی افزایش و وشکسانی کاهش می‌یابد. مشاهدات ما نشان می‌دهند که دما و حرکت براونی ذرات در سوسپانسیون سیلیکا، گذار به برش وشکسانی را به تعویق می‌اندازد. اما افزایش غلظت منجر به افزایش وشکسانی و کاهش آهنگ برش بحرانی می‌شود. افزایش دما باعث افزایش نیروهای براونی و افزایش غلظت منجر به افزایش نیروی هیدرودینامیک روانکاری می‌گردد و مشاهدات ما تقابل این دو نیرو را در گذار به برش وشکسانی، برای سیالات تعلیقی حاوی نانو ذرات تایید می‌کند، که این در شرایط آزمایش‌های ما بیشتر به نفع مدل هیدروکلاستر در مقابل مدل نظم- بی‌نظمی است
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Study of shear thickening behavior in colloidal suspensions
نویسندگان [English]
- N Maleki Jirsaraee 1
- H Parnak 1
- A Bigdeli 1
- SH Rouhani 2
چکیده [English]
We studied the shear thickening behavior of the nano silica suspension (silica nanoparticles 12 nm in size suspended in ethylene glycol) under steady shear. The critical shear rate for transition into shear thickening phase was determined at different concentrations and temperatures. The effect of temperature and concentration was studied on the shear thickening behavior. In silica suspension, it was observed that all the samples had a transition into shear thickening phase and also by increasing the temperature, critical shear rate increased and viscosity decreased. Our observations showed that movement in silica suspension was Brownian and temperature could cause a delay in transition into shear thickening phase. Yet, we observed that increasing the concentration would decrease critical shear rate and increase viscosity. Increasing temperature increased Brownian forces and increasing concentration increased hydrodynamic forces, confirming the contrast between these two forces for transition into shear thickening phase for the suspensions containing nano particles
کلیدواژه‌ها [English]
- shear thickning
- shear thinning
- colloidal suspension
- critical shear rate
2. M R Jolly, and J W Bender, US patent application (2006) 0231357.
3. J Persello, A Magnin, J Chang, J M Piau, and B Cabane, Journal of Rheology 38 (1994) 1845.
4. J C van der Werff and C G de Kruif, Journal of Rheology 33 (1989( 421.
5. Y S Lee and N J Wagner, Rheol Acta 42 (2003(199.
6. J D Lee, J H So, and S M Yang, Journal of Rheology 43 (1999) 1117. -
25. S Zhang, Y Zhao, X Cheng, G Chen, and Q Dai, J. Alloys and Compounds 470 (2009) 168.
26. C Sauter, M A Emin, H P Schuchmann and S Tavman, J. Ultrason Sonochem. 15 (2008)517-523 .
27. T A Hassan, V K Rangari, and S Jeelani, J. Ultrason Sonochem. 17 (2010) 947.
28. T A Hassan, V K Rangari, and S Jeelani; J. Mat. Sci. Engin. A 527 (2010) 2892.
7. R L Hoffman, Advances in Colloid and Interface Sci. 17 (1982) 161.
8. R L Hoffman, J Colloid Interface Sci. 46 (1974) 491.
9. J Brady and G Bossis, J. Fluid Mech. 155 (1985) 105.
10. B J MaranZano and N J Wagner, J. Chem. Phys. 114, 23 (2001) 10514.
11. B J Maranzano and N J Wagner, J. Rheol. 45, 5 (2001) 1205.
12. Y S Lee and N J Wagner; J. Rheol. Acta 42, 199 (2003).
13. R L Hoffman, Trans. Soc. J. Rheology 16 (1972) 155.
14. J Bender and N Wagner, J. Rheology 40 (1996) 899.
15. W H Boersma; J Laven, H N Stein; J. American Institute of Chemical Engineers 36 (1990), 321.
16. G Bossis and J F Brady, J. Chem. Phys. 87 (1987) 5437.
17. D R Foss and J F Brady, J. Fluid Mech. 407 (2000) 167.
18. G Bossis and J F Brady, J. Chem. Phys. 80 (1984) 5141.
19. D P Kalman and N J Wagner, J. Rheol. Acta. 48 (2009) 897.
20. A J Shah, “Rheology of Shear Thickening Mineral Slurries”, MSc. Thesis, School of Civil, Environmental and Chemical Engineering Science, University (2007); Zupancic, R Lapasin, and M Zumer, J. Progress in Organic Coatings 30 (1997) 67.
21. J R Melrose, J H Vliet, and R C Ball, J. Phys. Rev. Lett. 77 (1996) 4660.
22. S R Raghavan and S Khan, Journal of Colloid and Interface Sci. 185 (1997) 57.
23. J G Ramirez; “Characterization of Shear-Thickening Fluid-Filled Foam Systems”, Massachusetts Institute of Technology (2004)
)