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关于锂离子电池浆料的理论知识(下)

导读: 对于简单流体或简单弹性体,流变性质表现主要为三种形式:虎克弹性、宾汉塑性、牛顿黏性。拉伸流动与剪切流动均属于简单流动,然而流体流动的方式并不仅限简单流动。

接《关于锂离子电池浆料的理论知识(上)》,继续介绍。

3,流变学

流变学自16世纪开始萌芽,直到1928年美国物理化学家宾汉(E. C. Bingham)及巴勒斯坦学者雷纳(Refiner)命名流变学(rheology)开始将流变学变成一门独立学科。

经典力学中,将流动与变形划分为两个不同范畴的概念,流动为液态属性,变形则为固态属性。但是经典力学的定义并不适合实际的材料使用,许多制品在变形中会产生黏性损耗,流动时具有弹性记忆效应,这类材料同时具备固体变形和液体流动的特性,在不同的外界环境下,表现出不同程度的流变性质。

对于简单流体或简单弹性体,流变性质表现主要为三种形式:虎克弹性、宾汉塑性、牛顿黏性。拉伸流动与剪切流动均属于简单流动,然而流体流动的方式并不仅限简单流动。稳定的剪切流动类似于流体处于两块平行板间的流动,若在平行板间施加作用力,流体即产生流动速度梯度,流体内任一y坐标流体流动的速度υy正比于其坐标y:

关于锂离子电池浆料的理论知识(下)

则剪切引起的剪切速率γ为:

关于锂离子电池浆料的理论知识(下)

由于υ=u/t,其中u为位移,则速度梯度可写为:

关于锂离子电池浆料的理论知识(下)

要保持流体作上述剪切流动,须施加应力克服各层流体流动时的摩擦阻力,不同的流体阻力并不相等。若将剪切应力对剪切速率作图,可将流体的流变行为略分为四种类型:牛顿流体、假塑性流体、膨胀性流体及宾汉流体。描述中等剪切速率下的黏性流体方程最简单的流体模型为:

关于锂离子电池浆料的理论知识(下)

K为流体常数因子,K愈大时流动阻力愈高;n为流体指数。对于大多数流体而言,剪切速率γ在并不是太广泛的范围时可视为常数。因此,

当n=1时,流体为牛顿流体;

当n<1时,流体为假塑性流体;

当n>1时,流体为膨胀性流体。

但是实际的流动曲线n 值并不一定为定值,流体曲线可能具有混合性的流体性质,但在局部剪切速率范围中,n值可为一恒定值。

关于锂离子电池浆料的理论知识(下)

流体的流变行为

3-1,牛顿流体(Newtonian Flow)

1687年牛顿首先提出流体阻力正比于两部份流体相对流动的速度。简单的描述牛顿流体,流体黏度随温度的上升而下降,并且黏度不会随剪切速率的改变产生变化,应力与应变速率之间符合简单的线性关系,意指剪切应力将与剪切速率成正比,即:

关于锂离子电池浆料的理论知识(下)

(11)式为牛顿流体的定义式。水、酒精、油类等低分子液体均属牛顿流体。牛顿流体的流动一般具有以下特点。

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责任编辑:LGM
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