Shear thinning
રિયોલોજીમાં, શીયર થિનિંગ એ પ્રવાહીની બિન-ન્યુટોનિયન વર્તણૂક છે જેની સ્નિગ્ધતા શીયર તાણ હેઠળ ઘટે છે. તેને કેટલીકવાર સ્યુડો-પ્લાસ્ટિક વર્તણૂકનો પર્યાય માનવામાં આવે છે, અને સામાન્ય રીતે તેને થિક્સોટ્રોપી જેવી સમય-આધારિત અસરોને બાકાત રાખવા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. શીયર થિનિંગ એ પ્રવાહીના બિન-ન્યૂટોનિયન વર્તનનો સૌથી સામાન્ય પ્રકાર છે અને તે ઘણા ઔદ્યોગિક અને રોજિંદા ઉપયોગોમાં જોવા મળે છે. જો કે શીયર પાતળું થવું સામાન્ય રીતે ઓછા પરમાણુ દ્રવ્યમાન અથવા સુક્રોઝ અથવા સોડિયમ ક્લોરાઇડ જેવા નાના અણુઓના આદર્શ દ્રાવણવાળા શુદ્ધ પ્રવાહીમાં જોવા મળતું નથી, તે ઘણીવાર પોલિમર દ્રાવણ અને પીગળેલા પોલિમર, તેમજ કેચઅપ, વ્હીપ્ડ ક્રીમ, લોહી, રંગ અને નેઇલ પોલીશ જેવા જટિલ પ્રવાહી અને સસ્પેન્શનમાં જોવા મળે છે. શીયર-પાતળા વર્તન પાછળના સિદ્ધાંતો શીયર પાતળા થવાનું ચોક્કસ કારણ સંપૂર્ણપણે સમજી શકાયું નથી, તેમ છતાં તેને પ્રવાહીની અંદર નાના માળખાકીય ફેરફારોની અસર તરીકે વ્યાપકપણે માનવામાં આવે છે, જેમ કે પ્રવાહીની અંદરની માઇક્રોસ્કેલ ભૂમિતિઓ શીઅરિંગને સરળ બનાવવા માટે ફરીથી ગોઠવે છે. કોલોઇડ પ્રણાલીઓમાં, પ્રવાહ દરમિયાન તબક્કાનું વિભાજન શીયર પાતળા થવા તરફ દોરી જાય છે. પોલિમર પીગળી જાય છે અને દ્રાવણ જેવી પોલિમર પ્રણાલીઓમાં, શીયર પાતળું થવું એ પ્રવાહ દરમિયાન પોલિમર સાંકળોના વિચ્છેદને કારણે થાય છે. બાકીના સમયે, ઉચ્ચ પરમાણુ વજનના પોલિમર ગૂંચવાયેલા અને અવ્યવસ્થિત રીતે લક્ષી હોય છે. જો કે, જ્યારે પૂરતા ઊંચા દરે આંદોલનમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે આ અત્યંત અનિસોટ્રોપિક પોલિમર સાંકળો વિભાજીત થવાનું શરૂ કરે છે અને શીયર બળની દિશામાં સંરેખિત થાય છે. આ ઓછી પરમાણુ/કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તરફ દોરી જાય છે અને મુક્ત જગ્યાની મોટી માત્રા તરફ દોરી જાય છે, જે સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડો કરે છે. પાવર લૉ મોડેલ પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચા અને ખૂબ નીચા બંને શીયર દર પર, પોલિમર સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતા શીયર દરથી સ્વતંત્ર હોય છે. ઊંચા શીયર દર પર, પોલિમર સંપૂર્ણપણે વિખરાયેલા હોય છે અને સિસ્ટમ પ્લેટૌસનું સ્નિગ્ધતા મૂલ્ય η φ અથવા અનંત શીયર સ્નિગ્ધતા પ્લેટૂ પર હોય છે. નીચા શીયર દર પર, શીયર ગૂંચવણો દ્વારા અવરોધિત કરવા માટે ખૂબ ઓછું હોય છે અને સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતા મૂલ્ય η0 અથવા શૂન્ય શીયર દર સ્નિગ્ધતા હોય છે. η φ નું મૂલ્ય પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવી સૌથી ઓછી સ્નિગ્ધતાને રજૂ કરે છે અને શીયર પાતળા થવાની માત્રાના આધારે η0 કરતા ઓછી તીવ્રતાના ક્રમ હોઈ શકે છે. સ્નિગ્ધતાને લોગ (η) વિરુદ્ધ લોગ () પ્લોટમાં શીયર રેટ સામે આલેખિત કરવામાં આવે છે, જ્યાં રેખીય પ્રદેશ શીયર-થિનિંગ શાસન છે અને તેને ઓસ્ટવાલ્ડ અને ડી વેલે પાવર લૉ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને વ્યક્ત કરી શકાય છેઃ ઓસ્ટવાલ્ડ અને ડી વેલે સમીકરણને લઘુગણક સ્વરૂપમાં લખી શકાય છેઃ સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતાને આ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, અને આને ઓસ્ટવાલ્ડ સમીકરણમાં જોડી શકાય છે જેથી સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતા માટે બીજું પાવર-લૉ સમીકરણ મળેઃ આ અભિવ્યક્તિનો ઉપયોગ ડાયલેટન્ટ (શીયર જાડાઈ) વર્તનને વર્ણવવા માટે પણ થઈ શકે છે, જ્યાં n નું મૂલ્ય 1 કરતા વધારે હોય છે. હર્શેલ-બલ્કલી મોડેલ બિંગહામ પ્લાસ્ટિકને વહેવાનું શરૂ કરવા માટે નિર્ણાયક શીયર સ્ટ્રેસને ઓળંગવાની જરૂર પડે છે. આ વર્તણૂક સામાન્ય રીતે પોલિમર/સિલિકા માઇક્રો-અને નેનોકોમ્પોઝાઇટ્સમાં જોવા મળે છે, જ્યાં સામગ્રીમાં સિલિકા નેટવર્કની રચના નીચા શીયર સ્ટ્રેસ પર ઘન જેવી પ્રતિક્રિયા પ્રદાન કરે છે. પ્લાસ્ટિક પ્રવાહીની શીયર-થિનિંગ વર્તણૂકને હર્શેલ-બલ્કલી મોડેલ સાથે વર્ણવી શકાય છે, જે ઓસ્ટવાલ્ડ સમીકરણમાં થ્રેશોલ્ડ શીયર સ્ટ્રેસ ઘટક ઉમેરે છેઃ થિક્સોટ્રોપી સાથેનો સંબંધ કેટલાક લેખકો શીયર થિનિંગને થિક્સોટ્રોપિક વર્તણૂકનો એક વિશેષ કેસ માને છે, કારણ કે પ્રવાહીની માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને તેની પ્રારંભિક સ્થિતિમાં પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે હંમેશા બિન-શૂન્ય સમયની જરૂર પડશે. જ્યારે વિક્ષેપ પછી સ્નિગ્ધતાની પુનઃપ્રાપ્તિ ખૂબ જ ઝડપી હોય છે, તેમ છતાં, અવલોકન કરાયેલ વર્તન ક્લાસિક શીયર પાતળું અથવા સ્યુડોપ્લાસ્ટિસિટી છે, કારણ કે શીયર દૂર થતાં જ, સ્નિગ્ધતા સામાન્ય થઈ જાય છે. જ્યારે સ્નિગ્ધતા પુનઃપ્રાપ્ત થવામાં માપી શકાય તેવો સમય લાગે છે, ત્યારે થિક્સોટ્રોપિક વર્તન જોવા મળે છે. પ્રવાહીની સ્નિગ્ધતાનું વર્ણન કરતી વખતે, તેમ છતાં, શીયર-થિનિંગ (સ્યુડોપ્લાસ્ટિક) વર્તનને થિક્સોટ્રોપિક વર્તનથી અલગ પાડવું ઉપયોગી છે, જ્યાં તમામ શીયર દર પર સ્નિગ્ધતા આંદોલન પછી થોડા સમય માટે ઓછી થાય છેઃ આ બંને અસરો ઘણીવાર એક જ પ્રવાહીમાં અલગથી જોઈ શકાય છે. રોજિંદા ઉદાહરણો દિવાલ રંગ એ સ્યુડોપ્લાસ્ટિક સામગ્રી છે. જ્યારે આધુનિક દિવાલનો રંગ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે બ્રશ અથવા રોલર દ્વારા બનાવવામાં આવેલ શીયર તેને પાતળા કરવા અને સપાટીને સમાનરૂપે ભીની કરવા દેશે. એકવાર લાગુ થયા પછી, રંગ તેમની ઊંચી સ્નિગ્ધતા પાછી મેળવે છે, જે ટીપાં અને દોડને ટાળે છે. કેચઅપ એ શીયર-પાતળું કરતી સામગ્રી છે, જે જ્યારે આરામ કરે છે ત્યારે ચીકણું હોય છે, પરંતુ જ્યારે બોટલને સંકોચાઈને, હલાવીને અથવા પ્રહાર કરીને ઉશ્કેરાય છે ત્યારે તે ઝડપે વહે છે. વ્હીપ્ડ ક્રીમ પણ શીયર-થિનિંગ સામગ્રી છે. જ્યારે વ્હીપ્ડ ક્રીમને તેના ડબ્બામાંથી છાંટવામાં આવે છે, ત્યારે તે ઊંચા પ્રવાહ દર પર ઓછી સ્નિગ્ધતાને કારણે નોઝલમાંથી સરળતાથી બહાર વહે છે. જો કે, વ્હીપ્ડ ક્રીમને ચમચીમાં છંટકાવ કર્યા પછી, તે વહેતું નથી અને તેની વધેલી સ્નિગ્ધતા તેને કઠોર બનવાની મંજૂરી આપે છે. આ પણ જુઓ બાહ્ય કડીઓ ધ ગ્રેટ કેચઅપ મિસ્ટ્રી રેફરન્સ કોન્ટિનમ મિકેનિક્સ રિયોલોજી નોન-ન્યૂટોનિયન પ્રવાહી સ્માર્ટ મટિરીયલ્સ ટ્રિબોલોજી