Guillaume Rolland Le miel est déjà un liquide assez épais, mais laissez-le commencer à cristalliser et il peut devenir carrément grumeleux. Les cristaux de sucre en suspension semblent augmenter sa viscosité. Ce phénomène se produit dans le monde naturel et construit : des coulées de boue à la peinture, les suspensions de particules ont tendance à se comporter comme des fluides visqueux.
Les ingénieurs utilisent cela à leur avantage en modélisant les propriétés macroscopiques d’une suspension en fonction de la taille et de la concentration de ses particules. Cependant. Virgile Thiévenaz et Alban Sauret de l’UC Santa Barbara ont cherché à déterminer quand et remark.
Ils ont découvert que les particules ne se répartissent pas uniformément une fois qu’une suspension tombe en dessous d’une certaine échelle de longueur, comme lorsque le fluide se pince pour former le col d’une gouttelette. Finalement, il y aura une région mince sans aucune particule qui se comportera comme un liquide pur. Les résultats, publiés dans les Actes de l’Académie nationale des sciences.
La viscosité quantifie le frottement interne entre les couches d’un fluide. Dans un liquide visqueux, une couche exerce additionally de traînée sur sa voisine, produisant un fluide additionally épais qui est additionally résistant à la déformation et à l’écoulement. Les particules dans une suspension se comportent de la même manière. Une particule est additionally vulnerable de se déplacer lorsque ses voisins se déplacent, ce qui augmente la viscosité efficient du fluide. renforçant l’effet. “Donc tant qu’on regarde la suspension de loin, c’est juste un liquide moreover visqueux”, explique Thiévenaz, chercheur postdoctoral au département de génie mécanique.
Dans des expériences de gouttelettes, Thiévenaz et Sauret ont observé que les suspensions s’étirent comme un liquide visqueux jusqu’à une certaine épaisseur. Cela crée des régions avec des concentrations variables qui se comportent différemment. Finalement, une région ne contiendra aucune particule et agira comme un fluide pur. la viscosité powerful se simplifie à celle du liquide pur.
Les ingénieurs ont compilé de nombreuses données pour calibrer la viscosité efficient des suspensions avec la taille et la focus des particules à grande échelle.
Avec in addition d’expérimentation, les auteurs ont déterminé que ce seuil varie également avec la taille et la concentration des particules. Une suspension passera d’agir comme un fluide visqueux à se comporter davantage comme un mélange hétérogène à des échelles égales à la taille des particules.
Fait intéressant, les particules furthermore petites semblent avoir un effet proportionnellement additionally fort. le seuil est beaucoup moreover grand pour les petites particules à une focus donnée”, a déclaré Sauret, professeur adjoint de génie mécanique.
Par exemple, une suspension avec une concentration de 30 % de particules de 140 micromètres peut se comporter sans à-coups jusqu’à des échelles de 600 µm, soit environ quatre fois le diamètre des particules. Mais une suspension avec des particules de 20 µm à la même focus peut présenter cet effet jusqu’à 250 µm : une échelle globalement in addition petite, mais additionally de 12 fois le diamètre des particules.
Un processus peut nécessiter la manipulation de movies ou la création de minuscules gouttelettes. Pour les pièces revêtues par trempage, manipuler correctement les particules dans un film peut faire la différence entre un produit fini et un désordre absolu, a expliqué Sauret.
L’enduction par pulvérisation illustre encore mieux ce phénomène. Un liquide pur, comme un vernis, se comportera différemment d’une suspension, comme la peinture, lors du revêtement par pulvérisation d’un produit. une suspension se brisera in addition tôt avec moins de gouttelettes additionally grosses. La prochaine tâche des chercheurs consiste à déterminer remark le nombre et la taille des gouttelettes dépendent de paramètres tels que la vitesse, la concentration et la taille des particules.
mais seulement à certaines échelles. “À un moment donné, cela va échouer”, a déclaré Sauret. “Et nous devons pouvoir dire, ‘à ce stade. et à la spot, vous devez utiliser une méthode différente.”
