The Effect of nano-SiO₂ particle size distribution on rheological behaviour of shear thickening fluids

• Autorzy: Idźkowska A. , Szafran M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2013-0167

Warianty tytułu

PL

Wpływ rozkładu wielkości ziarna cząstek nano-SiO₂ na właściwości reologiczne cieczy zagęszczanych ścinaniem

• Konferencja: Composites and Ceramic Materials - Technology, Application and Testing (13 ; 13-15.05.2013 ; Białowieża, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In present work the influence of particle size distribution on the dilatant effect of shear thickening fluid was investigated. As a ceramic powder a mixture of silicas 200 and 7 nm in ratio 95:5, 90:10, 85:15, 80:20, 75:25, 50:50 was used. A dispersing agent was poly (propylene glycol) of a molecular weight of 425 g/mol. The as prepared slurries were examined on a rotational rheometer Kinexus Pro with a plate-plate measuring system at room temperature, where the viscosity as a function of shear rate was investigated. The measurement showed that by partially replacing greater particle size by smaller one, it is possible to shift the onset of shear thickening to the higher value of shear rate, however, the decreases of dilatant effect is observed. The influence of particle size distribution on a maximum volume fraction also was investigated. The maximum volume fraction which was passible to obtain was 35 vol%.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu rozkładu wielkości ziarna na właściwości zagęszczania ścinaniem. Fazę stałą stanowiła mieszanina nanokrzemionki o średnich wielkościach ziarna 7 i 200 nm, gdzie stosunek nanokrzemionki 200 nm do nanokrzemionki 7 nm wynosił odpowiednio 95:5. 90:10, 85:15, 80:20, 75:25 i 50:50. Jako ciecz dyspergującą zastosowano glikol polipropylenowy o masie molowej 425 g/mol. Badania reologiczne lepkości w funkcji wzrastającej szybkości ścinania wykonano za pomocą reometru rotacyjnego Kinexus Pro w układzie płytka-płytka. Szybkość ścinania zmieniała się od 1 do 1000 s^-1 . Wyniki przeprowadzonych badań pokazały, że poprzez częściowe zastąpienie nanokrzemionki 200 nm nanokrzemionką 7 nm możliwe jest przesunięcie początku zagęszczania ścinaniem w stronę wyższych szybkości ścinania, jednakże skok dylatancyjny obniża się. W ramach pracy zbadano również wpływ rozkładu wielkości ziarna na maksymalne stężenie fazy stałej. Maksymalne stężenie fazy stałej wyniosło 35%obj.

Słowa kluczowe

EN

shear thickening fluids; nanosilica; particle size distribution; dilatant effect; polypropylene glycol

PL

ciecze zagęszczane ścinaniem; nanokrzemionka; rozkład wielkości cząstek; glikol polipropylenowy; efekt dylatancji

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 4
• Strony: 1323--1326
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Idźkowska A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Inorganic Technology and Ceramics Department, 3 Noakowskiego Str., 00-664 Warsaw, Poland

autor

Szafran M.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Inorganic Technology and Ceramics Department, 3 Noakowskiego Str., 00-664 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Y. S. Lee, E. D. Wetzel, N. J. Wagner, J. Mater. Sci. 38, 2825 (2003).
• [2] V. B. C. Tan, T. E. Tay, W. K. Teo, Int. J. Solids Struct. 42, 1561 (2005).
• [3] M. J. Decker, C. J. Halbach, C. H. Nam, N. J. Wagner, E. D. Wetzel, Compos. Sci. Technol. 67, 565 (2007).
• [4] E. D. Wetzel, Y. S. Lee, R. G. Egres, K. M. Kirk wood, J. E. Kirkwood, N. J. Wagner, NUMIFORM 2004, Columbus (2004).
• [5] J. M. Houghton, B. A. Schiffman, D. P. Kalman, E. D. Wetzel, N. J. Wagner, SAMPE 2007, Baltimore (2007).
• [6] B. A. Rosen, C. H. Nam Laufer, D. P. Kalman, E. D. Wetzel, N. J. Wagner, SAMPE 2007, Baltimore (2007).
• [7] D. B. Genovese, Adv. Colloid. Interfac. 171-172, 1 (2012).
• [8] B. J. Maranzano, N.J. Wagner, J. Chem. Phys. 114, 10514 (2001).
• [9] Y. Saito, Y. Hirose, Y. Otsubo, Colloid. Polym. Sci. 290, 251 (2012).
• [10] L. Sun, D. Xiong, C. Xu, J. Appl. Polym. Sci. 129, 1922 (2013).
• [11] B. J. Maranzano, N. J. Wagner, J. Rheol. 45, 1205 (2001).
• [12] H. A. Barnes, W. Bebington, J. Rheol. 33, 329 (1989).
• [13] N. J. Wagner, J. F. Brady, Phys. Today. 62, 27 (2009).