|
1、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写ensp;2000字左右的文献综述： 文献综述 粘度是用于评估流体在剪切过程中能量的耗散率，定义为剪切应力与剪切速率(剪切速度的梯度)的比值。常见的流体如水、石油等，在温度、气压等外界因素不变的情况下，粘度不随剪切速率变化而变化，这种流体称为牛顿流体。粘度随剪切速率变化的时非牛顿流体。在所有流体中，剪切增稠流体是较为罕见的类型。 1.1剪切增稠简介 剪切增稠(Shear Thickening)是一种可逆的非牛顿流体行为，常发现于高浓度分散体系中，随着剪切速率的增加，体系的粘度甚至展现出几个数量级的增加，而当剪切速率降低后，粘度也会立即降低[1,2,5]。 常见的剪切增稠液由单分散、稳定的球形颗粒(粒径小于lum)分散在乙二醇、聚乙二醇等介质中形成悬浮体系，固体颗粒体积分数一般大于50％。这种悬浮体系处于低应力作用下呈流体状态，当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。 1.2剪切增稠机理 为了确定浓球形颗粒悬浮液的剪切增稠机理，研究人员采用了多种技术来探测剪切增稠液中微观结构的变化。通过剪切增稠液的光衍射研究，Hoffman认为剪切稀化到剪切增稠的转变是由于浓悬浮液内部有序—无序结构的转变(ODT)引起的[2,5]。ODT机理认为剪切增稠过程中粘度的增加是由于悬浮液的有序微观结构破坏引起的Brownian运动和颗粒间作用力导致的弹性热动力应力的结果[5]。为了验证ODT理论，研究人员进行了大量的流变、光学实验、小角中子散射(SANS)实验等，观测到了球形颗粒悬浮液在剪切增稠前的内部有序结构的存在，但是对于剪切增稠的发生来说，ODT机理既不是必要条件也不是充分条件。 目前，广泛接受的“粒子簇”理论： 在剪切应力作用下，产生了作用在粒子上的流体作用力，使原本稳定的流体体系受到破坏。当剪切应力较小时，流体作用力也较小，此时在粒子间的分子间作用力以及布朗运动的作用下，被破坏的结构能够很快的得到恢复，体系的粘度基本保持不变或者有轻微的降低，即处于平衡状态；当外力的作用大于粒子间作用力时，被破坏的结构不能够被修复，体系的粘度就会呈现出明显的下降态势，即处于剪切变稀阶段；随着外力的进一步增大，当达到某一临界点时，此时在高剪切应力的作用下，流体作用力成为主作用力，使得粒子之间产生聚集，形成“粒子簇”，并且随着流体作用力的增大而逐渐变大。“粒子簇”的产生阻碍了流体的流动性，从而使得体系的粘度急剧增加，即处于剪切增稠阶段[1,5,9,11]。而粒子簇的存在是不稳定的[6,11]，剪切作用减弱后，粒子簇逐渐分解[2,6,11,12],粒子重新均匀的分布在体系中，这也体现了剪切增稠过程的可逆性。 1.3剪切增稠效应的影响因素 颗粒的浓度：随着颗粒浓度的增加，在剪切作用下悬浮液中颗粒间的相互作用对于悬浮液整体性能的影响变得更明显[4]。 颗粒的粒径大小：在相同颗粒体积分数下，颗粒的平均粒径越小，颗粒的数目越多，颗粒间的平均距离越小，颗粒问相互干扰的机遇越大，颗粒的有效体积越大，剩余的自由溶剂量越少，颗粒移动的阻力越大，相应的剪切增稠行为越明显[1,8,9]。 环境温度：浓悬浮液的流变性能对于环境温度十分敏感，对于含58．6％的丙烯酸酯颗粒悬浮液来说，环境温度越高，临界剪切速率越高，而且剪切增稠阶段粘度的增长趋势随着温度的升高而减弱[7]。 在制备剪切增稠液的过程中，我们往往通过添加添加剂的方法来改善体系的剪切增稠效果。添加剂的选择与分散介质有关，一般选择与分散介质相似相容的长链聚合物。目前，常用的添加剂为聚乙二醇(PEG)系列，如，PEG4000、PEG6000、PEGl0000等[9]。 1.4剪切增稠液制备方法 目前，对于剪切增稠液的制备主要有三种方法：机械搅拌法[11]、球磨法[3,9]及超声波分散法[1,2,9]。 徐素鹏等[9]分别用球磨法与超声波分散法制备剪切增稠液，通过激光粒度分析仪与哈克流变仪分别测试两种方法制备下的分散体系的分散性及流变性能。测试结果表明，使用球磨法制备的剪切增稠液，其分散相粒子平均粒径最小(球磨具有连续细化作用)，分散性要更好，流体的流变性能也要比超声波分散的要好。 在制备剪切增稠液的过程中，我们可以单独使用一种方法，也可以将任意两种方法共同使用，这样做有利于提高分散相粒子在分散介质中的分散性。对于机械搅拌法，其与球磨法或超声波分散法共同使用是很有必要的。由于机械搅拌的能量有限，很难将分散相粒子分散开来，如果单独使用机械搅拌一种方法来制备STF，将很难得到分散性好的体系；而球磨和超声波都具有很高的能量，能够给分散相粒子强烈的冲击和剪切，使其能够更好的分散开来。 2.细菌纤维素简介 细菌纤维素最初是由醋酸杆菌合成出来的纤维素，其物理性质，化学组成，分子结构与天然纤维素基本一致，但细菌纤维素有其独有的是由许多丝状纤维组成的各个丝状纤维直接通过氢键相连接，有较高的结晶度、高聚合度和非常一致的分子取向，并且以单一纤维形式存在，纯度极高。拉伸强度高，杨氏模量高达1.5times;1010Pa。具有很强的吸水性可以吸收自身重量的60-700倍的水。具有生物可降级性，是环境友好产品[15,17,19]。 3.总结 剪切增稠液这种性能独特的悬浮液材料具有广阔的应用前景，其与高性能纤维复合则有潜力成为一种新型的单兵防护材料，具有巨大的应用前景。而目前剪切增稠的研究大多比较原始，而且主要集中在了机理和流变性能上的探索，对于具体应用方面所作做的实验较少，相关文献也较少。因此，在这个方向上的实验和探索具有非常积极的意义。 |
||
|
2、本课题要研究或解决的问题和拟采用和研究手段（途径）： 流变仪的使用中可能会碰到一些问题。流变仪是研究高分子聚合物中广泛使用的一种仪器，也是本课题中重点使用的测试仪器。但本人对流变仪没有使用过，本课题中涉及到静态流变性和动态流变性的测量，对该仪器的理论和操作不是太熟悉。 解决思路： 多看多学多练习，积极联络老师和同学，尽快掌握流变仪的原理和操作方法。尤其是理解静态流变性和动态流变性之间的区别。 参考文献：
[9]徐素鹏,张玉芳.不同配制方法下剪切增稠液体的性能表征.硅酸盐通报2011(4). [10]孙西超,李艳清,伍 仲,祝成炎.STF-柔性复合材料的防弹性能研究.浙江理工大学学报2014(2). [11]熊 芳,周大利,顾建文,华 坚,杨为中,张 琴,林朝阳.Kevlar纤维布／剪切增稠液复合材料制备及防刺性能.四川兵工学报2013(4). [12]Nathan C Crawford, Lauren B Popp, Kathryn E Johns, Lindsey M Caire, Brittany N Peterson, Matthew W Liberatore .Shear thickening of corn starch suspensions: Does concentration matter?.Journal of Colloid and Interface Science 396 (2013) 83–89. [13]Natsaran S, Kazunobu M, Osao A, Ivo F, Jitka F. Acetic acid bacteria: A group of bacteria with versatile biotechnological applications. Biotechnology Advances 2015;33:1260-1271. [14]Matsushita K, Inoue T, Adachi O, Toyama H. Acetobacter aceti Possesses a Proton Motive Force-Dependent Efflux System for Acetic Acid. Journal of Bacteriology 2005;187:43-46. [15]孙东平，胡颖，杨加志，陈春涛，张衡，顾焱，李文萍。一种细菌纤维素/棒状黏土复合膜及其制备方法，CN 107216488A . [16]蒋伟峰.剪切增稠材料的力学性能表征及机理研究.中国科技大学博士学位论文. [17] Matsutani M, Hirakawa H, Yakushi T, Matsushita K. Genome-wide phylogenetic analysis of Gluconobacter, Acetobacter, and Gluconacetobacter. FEMS Microbiology Letters 2011;315:122-128. [18] Yamada Y, Yukphan P. Genera and species in acetic acid bacteria. International Journal of Food Microbiology 2008;125:15-24. [19]杨礼富.细菌纤维素的新进展.微生物学报2003(4). |
||
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
