什么是非牛顿流体?

如题所述

非牛顿流体是由英国科学家奥利弗▪贝恩斯在1947年首次发现的。

贝恩斯在研究高分子溶液时,注意到这些溶液具有非牛顿流体的特性,即它们的黏度会随着剪切速率的变化而改变。当剪切速率较小时,这些溶液的黏度较大,呈现出类似于固体的行为;而当剪切速率增大时,它们的黏度会逐渐降低,最终可能变为像液体一样流动。

贝恩斯的研究成果在当时并未受到足够的重视,因为他的发现与当时主流的牛顿流体理论相悖。然而,随着高分子科学和流体力学的发展,人们逐渐认识到非牛顿流体广泛存在于自然界和工程应用中,例如血液、聚合物溶液、泥浆等。因此,贝恩斯的贡献逐渐被人们所认可,并在1990年获得了国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)颁发的“对流变学有突出贡献奖”。

除了贝恩斯之外,还有一些科学家对非牛顿流体的研究做出了重要贡献。例如,美国科学家罗伯特▪比弗(Robert Bingham)在20世纪70年代对非牛顿流体的流变学性质进行了深入研究,并提出了许多描述非牛顿流体行为的数学模型。

非牛顿流体的应用:

1、在材料科学领域,非牛顿流体被用于制造高分子材料和纳米材料。这些材料具有优异的性能和广泛的应用前景,如高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀等。非牛顿流体的应用可以帮助科学家们更好地理解和控制材料的微观结构和性能,为新材料的研发提供重要的理论支持和实践指导。

2、在工程领域,非牛顿流体被用于优化流体输送系统、提高能源利用效率等。例如,在石油工业中,非牛顿流体的应用可以帮助工程师们更好地了解油藏的储层特性和流体性质,为石油开采和储层保护提供重要的技术支持。在水利工程中,非牛顿流体的应用可以帮助工程师们更好地设计和优化水工建筑物的性能和稳定性。

3、在生物学和医学领域,非牛顿流体被用于模拟细胞液和血液流动等。这些研究可以帮助科学家们更好地了解生物体的生理机能和生命活动,为疾病诊断和治疗提供重要的理论依据和实践指导。例如,在血液流动的研究中,非牛顿流体的应用可以帮助医生们更好地了解心血管疾病的发病机制和发展过程,为疾病的诊断和治疗提供重要的技术支持。

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