비뉴턴유체 종류, 만드는법, 활용 방법

 

이번 글은 비뉴턴유체에 관한 이야기를 포스팅 주제로 선정해 보았습니다.

 

비뉴턴유체 종류, 만드는 법, 활용 방법

 

비뉴턴 유체는 뉴턴의 점성법칙을 따르지 않는 유체로, 점도가 일정하지 않고 힘이 가해지는 정도에 따라서 액체나 고체로 변할 수 있습니다. 예를 들어, 토마토케첩은 흔들릴 때 더 잘 움직이는 비뉴턴 유체입니다. 이러한 유체는 단단 응력이 변형률에 직접적으로 비례하지 않으며, 시간에 따라 유동성이 변할 수 있습니다.

 

• 전단응력: 유체가 흐르는 방향에 수직으로 작용하는 힘으로, 단위면적당 가해지는 힘을 의미합니다.
• 속도구배: 유체의 흐름 속도가 변하는 비율을 나타내며, 유체의 점성도와 관련이 있습니다.

 

 

비뉴턴유체 종류

 

의가소성 유체

 

전단속도가 증가하면 겉보기 점도가 감소하는 유체 (예: 토마토케첩, 초콜릿, 야채수프)

 

 

딜라탄트 유체

 

전단속도가 증가하면 겉보기 점도가 증가하는 유체 (예: 옥수수 전분 용액)

 

 

빙함 가소성 유체

 

일정한 응력 이상에서만 흐르기 시작하는 유체 (예: 치약, 마요네즈)

 

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만드는 법

 

비뉴턴 유체를 만드는 가장 대표적인 예는 우블랙(Oobleck)이라는 물질입니다. 이는 옥수수 전분과 물을 섞어 만들어, 손으로 꽉 쥐면 고체처럼 되고 손을 풀면 액체가 됩니다. 만드는 방법은 다음과 같습니다.

 

1. 옥수수 전분가루를 물에 잘저어 액체형태로 만듭니다.
2. 적절한 농도를 찾기 위해 조절하면서 실험합니다.

 

 

활용 방법

 

비뉴턴 유체는 다양한 분야에서 활용됩니다.

 

• 과속방지턱: 전분과 물 기반의 현탁액을 이용해 스마트 과속방지턱 소재로 개발되었습니다. 차량이 빠르게 지나갈 때는 단단해져서 속도를 줄이게 하고, 천천히 지나갈 때는 부드럽게 통과할 수 있게 합니다.
• 식품 산업: 소스, 드레싱 및 식품 첨가물 등이 비뉴턴 거동을 나타냅니다.
• 제약: 약물 전달 및 제제화에 사용됩니다.