剪切增稠流体材料,抗外力防护的能手

剪切增稠液的制备及其在涤纶织物中的应用范佳慧;徐山青;曹海建;陈红霞;黄晓梅【摘要】文章以直径为12 nm的SiO2粒子作为分散相,PEG 200作为分散介质,通过机械搅拌和超声振荡的方法分别制备出20%、22%、24%、26%、28%五种质量分数的剪切增稠液(STF)体系.并对纳米SiO2粒子的外观形貌及团聚情况、STF的稳态流变性能进行了测试,并将STF与涤纶织物复合进行防刺实验.结果表明,纳米SiO2粒子的团聚现象明显,部分团聚体呈现网状结构;STF的黏度随着剪切速率的增加呈现先变稀、再增稠的现象,表现为非牛顿流体特性;STF的临界黏度随着纳米SiO2粒子浓度的增加而增加;STF有利于提高涤纶织物的防刺性能.%Nano-SiO2 particles with diameter of 12 nm were used as dispersed phase and PEG 200 was used as the dispersed medium in the paper. Shear thickening fluid(STF) system with mass fraction of 20%,22%,24%,26% and 28% was prepared by mechanical stirring and ultrasonic oscillation. The morphology and agglomeration of nano-SiO2particles,and the steady-state rheological properties of STF were tested. Anti-stab test of STF and polyester fabric composite was conducted. The results show that the agglomeration of nano-SiO2particles is obvious, and some of the aggregates show network structure. The viscosity of STF firstly thins and then thickens with the increase of shear velocity,which manifests non-Newtonian fluid properties. The critical viscosity of STF increases with the increase in the concentration of nano-SiO2particles. STF is beneficial to improve stab-resistant properties of polyester fabrics.【期刊名称】《丝绸》【年(卷),期】2018(055)005【总页数】6页(P38-43)【关键词】剪切增稠液;纳米SiO2粒子;临界黏度;涤棉织物;应用【作者】范佳慧;徐山青;曹海建;陈红霞;黄晓梅【作者单位】南通大学纺织服装学院,江苏南通226019;南通大学纺织服装学院,江苏南通226019;南通大学纺织服装学院,江苏南通226019;南通大学分析测试中心,江苏南通226019;南通大学纺织服装学院,江苏南通226019【正文语种】中文【中图分类】TS102.65;TB332剪切增稠液(STF)是近年来研究的一个热点，它的显著特征是：在常态下STF呈现出胶状悬浮液形式，但是在一定剪切速率范围内，STF的黏度会随着剪切速率的变化而变化[1]。

剪切黏稠液体的制备及其性能孙西超;李艳清;詹小芳;刘双双;祝成炎【摘要】剪切黏稠液体(STF)是一种非牛顿流体,采用SiO2作为分散相微粒,极性溶剂聚乙二醇作为分散介质.用流变仪测量了STF分散体系中SiO2固含量为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％和45％的稳态流变性能以及进行了剪切黏稠性能的可逆性分析.结果表明:随着剪切速率的增加,STF分散体系先出现剪切变稀现象,当剪切速率超过某个临界值时,分散体系出现急剧增稠现象;在剪切速率由小到大和由大到小变化时,2条扫描曲线基本重合,表明STF分散体系的剪切增稠效应具有可逆性.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2014(035)008【总页数】5页(P5-9)【关键词】剪切增稠;工艺;流变性能;二氧化硅【作者】孙西超;李艳清;詹小芳;刘双双;祝成炎【作者单位】浙江理工大学材料与纺织学院,浙江杭州 310018;浙江理工大学材料与纺织学院,浙江杭州 310018;浙江理工大学现代纺织加工技术国家工程技术研究中心,浙江杭州310018;浙江理工大学材料与纺织学院,浙江杭州 310018;浙江理工大学材料与纺织学院,浙江杭州 310018;浙江理工大学材料与纺织学院,浙江杭州310018;浙江理工大学现代纺织加工技术国家工程技术研究中心,浙江杭州310018;浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点试验室,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TB332剪切黏稠液体(STF)在高速的子弹冲击下，其黏度发生巨大的变化，由液相变为固相;当冲击消失后，又快速恢复为液相[1]。

国外对剪切粘稠液体的研究和报道很多，英国BAE系统公司近日研制出一种新型液体弹衣，这个具有革命性的发明采用一种名为“剪切增稠液”的液体。

从20世纪90年代开始，美国合成物质研究中心和武器原料研究理事会合作致力于STF的研究，主要应用于个体防护装甲[2]。

剪切增稠流体冲击防护应用综述摘要：本文对剪切增稠液体的剪切增稠的行为进行了讨论，并对剪切增流液在防护方面的应用进行了探究。

通过本文可以知道，在防护材料中复合进剪切增稠液后，可以显著增加其抗震，抗冲击性能。

关键词：剪切增稠液；复合材料；抗冲击性能Abstract：In this paper, the shear thickening behavior of shear thickening fluid is discussed, and the application of shear thickening fluid in protection is explored. It can be seen from this paper that the anti-seismic and anti impact properties of the protective materials can be significantly increased after the shear thickening fluid is added into the protective materials.Keywords: shear thickening fluid; composite materials; protection property0 前言牛顿流体，即剪切速率和剪切应力呈线性函数关系，剪切应力增加，黏度也会随之线性增长，剪切增稠，是指随剪切速率或剪切应力的增加，粘度也增加的非牛顿流体行为，也称为胀流型。

具有剪切增稠效应的悬浮体系被称为剪切增稠液（STF，shear thickening fluid）。

当处于低应力作用下，这种悬浮体系呈流体状态，而处于高应力作用下突然变得粘稠甚至呈现固体状态，当撤去外力作用时又呈现流体状态。

对STF进行流变测试，发现在达到临界剪切速率之前，STF粘度随剪切速率增加而下降，当达到临界剪切速率后，粘度急剧上升。

剪切增稠液及阻尼器性能研究周鸿;郭朝阳;宗路航;宣守虎;龚兴龙【摘要】以聚苯乙烯-丙烯酸乙酯纳米粒子为分散介质,制备剪切增稠液(Shear Thickening Fluid,STF),研究以STF为工作介质的双出杆式阻尼器动态性能,利用流变仪测量STF流变特性.实验结果显示,STF粘度特性曲线呈现明显非线性:低剪切速率时轻微剪切变稀(shear thinning)；达临界剪切速率后剪切增稠(shear thickening).利用MTS对阻尼器进行不同频率、不同振幅加载条件下的动态测试,结果表明,阻尼器工作在STF剪切增稠区间时,STF粘度急剧增加,储能模量、耗能模量迅速增大,阻尼器输出力跃升,表现出巨大的吸收及耗能能力.采用以有效刚度、有效粘滞阻尼建立线性模型,定性评价STF阻尼器的弹性特性、阻尼特性.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2013(032)018【总页数】6页(P15-20)【关键词】剪切增稠液;剪切增稠阻尼器;有效刚度;有效阻尼【作者】周鸿;郭朝阳;宗路航;宣守虎;龚兴龙【作者单位】中国科学技术大学近代力学系,中国科学院材料力学行为与设计重点实验室,合肥230027;中国科学技术大学近代力学系,中国科学院材料力学行为与设计重点实验室,合肥230027;中国科学技术大学近代力学系,中国科学院材料力学行为与设计重点实验室,合肥230027;中国科学技术大学近代力学系,中国科学院材料力学行为与设计重点实验室,合肥230027;中国科学技术大学近代力学系,中国科学院材料力学行为与设计重点实验室,合肥230027【正文语种】中文【中图分类】TB381;TH703.62冲击、振动为较普遍自然现象，广泛存在于工业生产、军事设备中。

为避免其造成的干扰及破坏，冲击与振动的能量吸收与耗散颇受重视。

粘滞液体阻尼器便是诸多能量耗散设备中的一种。

该阻尼器一般由弹性单元与粘性单元组成，二者分别由弹簧及粘滞介质提供［1－2］。

前言剪切增稠流体（Shear Thickening Fluid,STF），也称之为膨胀性流体，其剪切黏度会随着剪切速率的增大而增加。

绝大多数分散体系如悬浮液、乳胶、高分子——填料体系等均具有剪切增稠的行为。

对于特定的具有特殊相互作用的高分子，在特定的浓度条件下（亚浓溶液），往往会表现出剪切增稠行为，其剪切黏度将随着剪切速率的增大而不断增加。

本文将主要介绍高分子溶液剪切增稠行为、机理、影响因素及其应用。

高分子溶液剪切增稠行为典型的具有代表性的高分子溶液剪切增稠行为可以如图1所示，用高分子溶液的剪切黏度对剪切速率作图来加以描述。

图1 DMA-AA-PDCA三元共聚物水溶液的剪切黏度对剪切速率作图从图中可以看出，在剪切速率比较低的时候，高分子溶液表现出牛顿流体的行为，其剪切黏度与剪切速率无关；随着剪切速率的增大，高分子溶液的剪切黏度迅速上升并且达到最大值；随着剪切速率进一步增加，高分子溶液的剪切黏度逐渐下降。

整个图形呈类“λ”形状。

显然，为了更好地对高分子溶液剪切增稠行为进行描述，需要引入以下几个参量：牛顿平台区对应的剪切黏度η0，剪切黏度的极大值ηmax，出现剪切增稠时对应的剪切速率γc和剪切黏度达到最大值对应的剪切速率γmax。

ηmax与η0的差值（Δη）可以用来表示剪切增稠的效率，γc决定了剪切增稠高分子溶液体系应用的条件和范围，而γmax与γc的差值（Δη）可以用来表示剪切黏度上升的程度。

疏水缔合型高分子在具有剪切增稠溶液性质的高分子中，最常见和最具有代表性的是疏水缔合型高分子。

疏水缔合高分子多为三嵌段共聚物，一般由骨架基团、助溶基团和疏水基团组成。

在水相中，共聚物中的疏水基团因为憎水相互作用缔合在一起，导致高分子链产生分子内或者分子间的聚集。

在接触浓度C*附近或者以下，高分子链彼此分离，因此高分子以分子内缔合为主。

在剪切流场中，随着剪切速率的增加，高分子链将被拉伸，导致高分子间形成缔合，因此溶液的黏度迅速升高，出现剪切增稠行为。