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1、剪切增稠液体在防刺材料中的应用,hi 大家要好好听课哦,2015年11月法国巴黎恐怖袭击,2014年3月1日昆明暴恐案,1 研究背景,随着全球反恐问题的加剧以及人们对防护安全意识的提高，人身安全问题已成为全人类都随时都会面临的重要难题。在许多国家（如我国），由于枪支受到严格管制，许多人身伤害都是由匕首、刀具等尖锐的利器所造成的。因此具有优良防刺性能的防护材料研究成为当前需求的要点、热点。,妈妈 ，会阳欧巴说的好严重 是真的吗？,2 传统防刺材料,就是这样 人才们。要好好学习 改变现状,新型的柔性复合材料采用了剪切增稠液体(STF)与高性能纤维织物相结合的方式，在纤维中液体常态下呈现的是液体状态

2、，使得材料柔软可折叠，然而一旦受到外力的冲击时，织物中的液体粘度迅速上升，使得织物本身也变得坚硬，从而保护人体免受外界冲击的伤害。被称为“液体装甲”,3 柔性防护材料,STF是一种新型胶体分散液的非牛顿流体，在一般稳态状况下，它呈现出具有一定黏度的流体性质，而当剪切速率或施加的外力增加时，其黏度也会随之增加，表现出固体的抗冲击行为。若将外力撤除，STF则又迅速转换成其初始的液体状态。许多悬浮液、乳胶、高分子-填料体系等分散体系在某些状况下都会呈现出剪切增稠的特性，这一类分散体系又被叫做膨胀性流体。,4 剪切增稠液体(STF),何为剪切增稠液体？,4 剪切增稠机理,好难！ 我晕菜了,剪切增稠机理

3、示意图,“粒子簇”理论,在剪切作用或外力较小时,粒子间由于范德华力或氢键等作用力使得被破坏的空间结构迅速得到恢复,因此体系的粘度不发生太大的变化(平衡状态);随着外力的增大,当外力的作用强于粒子之间的作用,粒子间作用力无法修复被破坏的网络时,体系的粘度呈现下降趋势,粘度逐渐下降(变稀)的阶段;当外部投入的力更大并达到某个临界的情况时,粒子之间相互运动产生的摩擦加大形成了团聚的“粒子簇”,从而能够对抗外力的作用,这样的情况就表现在体系的粘度发生增大(剪切增稠阶段)。,这么多字！ 本尊都瞌睡了,对于剪切增稠液体而言，剪切应力(Pa)与剪切速率(1/s)之间对应的关系适用于以下的方程式：,其中，K表

4、示的是稠度指数(Pasn),n则提供的是与剪切速率相关的流动形态的指数，粘度(Pas)与剪切应力之间有以下的关系：,=Kn,= K（）n-1,n的值可能存在三种情况： 对于剪切变稀液体，n 1,剪切增稠公式分析,这么多知识 啥时候是个头 让我吃个薯片压压惊,Kevlar纤维穿刺示意图(a)原织物(b)STF-纤维,纯Kevlar纤维在受到外力顶破时,只有纤维自身的微弱抵抗力来抵御外力,因而纤维很快被顶破,尽管其纤维本身与纤维之间有一定的摩擦力等,但强大的外力仍然能在短时间内将织物顶破; 吸附了STF体系的Kevlar纤维,平衡状下,STF体系的分散相粒子均匀地依附在纤维表面或是纤维之间,当受到

5、外部冲击的作用时,STF会发生剪切增稠作用，其黏度不断提高,纤维之间的分散相粒子迅速集聚，纤维束之间的摩擦力也就随之发生增大,纤维之间的联系更加紧密,从而导致纤维之间不容易发生相对滑移,刀具不易将纤维产生挤压,刀具也需要更大的作用力才能将纤维刺穿。,我要瞪大眼睛 仔细看,STF的剪切增稠现象(a)慢速(b)快速,将玻璃棒放入体系中，轻轻搅拌并提起时，几乎不能感受到任何阻力，体系如同液体般，当对玻璃棒施加外力用力猛戳体系，体系迅速变硬具备了固体特性，玻璃棒无法穿透STF体系，在体系表面形成一个小坑，当玻璃棒陷入体系中时，欲用力将玻璃棒拔出，但玻璃棒与流体之间的摩擦力瞬间变大，要将手使劲握住烧杯才能将玻璃棒拔出。,5 STF的流变性,Kevalar织物完好处扫描图片 (a) 原样40 (b)原样500 (c) 纯3000 (d) STF40 (e) STF500 (f) STF3000,我可看着你们呢 好好听课,6 应用实例,剪切增稠液制造“液体盔甲”,闷死宝