Rheological Fluids as a Potential Component of Textile Products

Rheological fluids belong to the group of smart materials which can also form a component of some textile products. In this study shear thickening fluids (STF) and magnetorheological fluids (MRF) were synthesised. STF is a colloidal suspension of silica nanoparticles in an organic liquid carrier. The viscosity of STFs depends on the shear rate, which means that for a sufficiently high shear rate their properties change from the characteristic of a liquid to that typical for a solid body. This process is rapid and fully reversible. MRF is a noncolloid suspension of micrometric iron particles in a carrier liquid, usually oil. Under the action of an external magnetic field the particles form a chain-like structure and the MRFs change the viscosity, with their properties becoming characteristic of an elastic solid. In this study flexible body armours which are able to protect limbs were elaborated. Such systems can also be used for other flexible shields such as mates, blankets etc., as well as to find civilian applications, for example sport protective clothing.

Materiały inteligentne zadomowiły się już na dobre w niemal wszystkich gałęziach przemysłu. Stanowią one również komponent wielu inteligentnych wyrobów tekstylnych. Przedmiotem opracowania są ciecze koloidalne, zagęszczane ścinaniem (STF) oraz ciecze magnetoreologiczne (RMF). Ciecze STF są koloidalną zawiesiną nanocząstek krzemionki w nośniku organicznym, np. glikolu etylenowym lub polietylenowym. Są to ciecze nienewtonowskie, czyli ich lepkość zależy od szybkości ścinania. STF wykazują zjawisko dylatacji, co znaczy, że przy odpowiednio dużej szybkości ścinania ich właściwości przechodzą od typowych dla cieczy, do charakterystycznych dla ciała stałego. Praktycznie zaś można stwierdzić, że STF pod wpływem uderzenia zmienia się z lepkiej cieczy w sprężyste ciało stałe. Proces ten jest szybki i w pełni odwracany. Ciecze MRF są niekoloidalną zawiesiną mikrometrycznych cząstek proszku żelaza w cieczy nośnej, zazwyczaj oleju. Są to również ciecze nienewtonowskie. Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego cząstki żelaza tworzą sztywne łańcuchy a ciecze zmieniają lepkość i zbliżają swoje właściwości do typowych dla ciała stałego. MRF znajdują zastosowanie w adaptacyjnych układach tłumienia drgań, sprzęgłach, hamulcach itp. W ramach projektu POIG Innowacyjna Gospodarka Inteligentne pancerze pasywne z zastosowaniem cieczy reologicznych ze strukturami nano opracowywane są elastyczne kamizelki kuloodporne, zdolne do ochrony kończyn. Tego typu pancerze mogą też być stosowane na inne pozbawione sztywności, osłony, w postaci mat, plandek itp. Ciecze zagęszczane ścinaniem mogą także znaleźć zastosowania cywilne w ochraniaczach sportowych oraz odzieży ochronnej.