Исследователи используют ультразвуковые волны, чтобы манипулировать вязкость сдвига утолщение материалами, превращая твердые вещества в слякоть … и снова.
В исследовании, «с помощью акустических возмущений динамически изменяет сдвига утолщение в коллоидных суспензиях,» был опубликован в сентябре. 17 в физическая.
Ножницы-утолщение жидкости представляют собой класс материалов, которые текут, как жидкий, но твердеет при прикосновении или быстро стригли, таких как плывун и Oobleck, детская игровая слизь. Технические заявки на материал в диапазоне от мягких бронежилетов и костюмов астронавтов, чтобы 3D-печати металлов и керамики.
Но ножницы-утолщение процесс может быть асоциальным: чем больше вы манипулируете материал, тем больше он твердеет, что, в случае 3D-печати и изготовления бетона может привести к сработало-сопл и заклинило личинки.
Итай Коэн, профессор и соавтор старший автор статьи, ранее нашли способ манипулировать-или «настройки» — материал распадаются жесткие структуры или группы цепей, образованных частиц в таких суспензиях с помощью перпендикулярных колебаний. Но этот метод оказался неэффективным. Это не просто, ведь для того, чтобы потрясти и покрутить заводские трубы.
Коэн и аспирант мира Рамасвами сотрудничаем с Брайан Кирби, профессор технических наук, и аспирант Prateek Сегал, который уже используют акустические датчики для манипулирования микро — и наноразмерных частиц в лаборатории Кирби.
Сегал разработал простое, но эффективное устройство, которое состоит из нижней пластины с акустическим преобразователем — называется — пьезоэлемент, который генерирует ультразвуковые волны.
«Когда вы пробуждаете, что пьезо на определенной частоте и при определенном напряжении, она излучает акустических волн через нижнюю пластину на подвеске. Эти акустические возмущения нарушить силу цепях, ответственных за сдвига утолщение», — сказал Сегал, со-ведущий автор статьи с Рамасвами.
«Возмущения Ты наводя на самом деле действительно, действительно крошечные, так что это не займет много, чтобы разорвать связь между микро-частицы,» сказал Коэн. «В этом ключ понимания того, что позволило нам подумать о применении такого рода возмущения и заставить его работать. В принципе, любой геометрии, где у вас есть поток, который утолщен, теперь вы можете просто шлепнуть пьезо и де-сгущает этом регионе. Эта стратегия просто открывает применимость к более широкому кругу приложений.»
Исследователи разработали подход, манипулируя частицами вещества до 1,3 мм толщиной, а потому, что ультразвуковые волны могут распространяться на большие расстояния в материал, Кирби предполагает, что ее используют на трубах шириной в ногу. Потенциальные области применения включают в пищевой промышленности, в частности для материалов, которые имеют твердых частиц в суспензии, такие как пасты, изготовления бетона, а также 3D-печать из керамики и металлов.
Использование акустической энергии является также ценным научным инструментом для исследователей, которые изучают утолщение поведение материала и системной динамики. Как правило, учиться утолщение, нужно начать с непринужденной подвеской и нарастить потоки. Однако этот процесс может занять длительное время.
Исследование было поддержано Национальным научным фондом.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!