나노 실리카 입자의 열처리가 전단농화유체의 유변학적 특성에 미치는 영향

• Published in: 항공우주시스템공학회지 Vol. 18; no. 5; pp. 33 - 40
• Main Authors: 임재형(Jaehyeong Lim), Siti Zubaidah Binti Mat Daud, 김상우(Sang-Woo Kim)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 항공우주시스템공학회 2024
• Subjects: Shear Thickening Effect(전단농화 효과); Heat Treatment(열처리); Rheology(유변학); Nano-silica particles(나노 실리카 입자); Shear Thickening Fluid(전단농화유체)
• ISSN: 1976-6300; 2508-7150

The objective of this study was to analyze influence of heat treatment of nano-silica particles on rheological characteristics of shear thickening fluid. Heat treatment was conducted for nano-silica particles with a diameter of 7 nm at temperatures of 120 ℃ and 180 ℃, followed by dispersion in polyethylene glycol as a solvent to fabricate shear thickening fluids with a concentration of 15 wt%. Subsequently, rheological characteristics were investigated using a rheometer. Findings revealed that shear thickening fluids produced with thermally treated nano-silica particles exhibited a notable increase in maximum viscosity, ranging from 8.96% to 213.17%, accompanied by a decrease in critical shear rate, ranging from 14.89% to 57.25%. Furthermore, it was confirmed that the shear thickening effect was enhanced up to 54.17%. These results are anticipated to facilitate the fabrication of high-performance shear thickening fluids with rheological properties that align with design requirements for application in aerospace structures. 본 연구에서는 나노 실리카 입자의 열처리가 전단농화유체의 유변학적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 7 nm 크기의 직경을 갖는 나노 실리카 입자에 열처리(120 ℃, 180 ℃)를 하였고, 용매인 폴리에틸렌글리콜에 분산시켜 15 wt% 농도를 갖는 전단농화유체를 제조하였다. 이후 레오미터를 통해 제조된 STF의 유변학적 특성을 분석하였다. 그 결과, 열처리된 나노 실리카 입자를 사용하여 제조된 전단농화유체의 최대 점도는 8.96 ~ 213.17% 증가하였고, 임계 전단 속도는 14.89 ~ 57.25% 감소하였다. 또한 전단농화 효과는 최대 54.17% 향상됨을 확인하였다. 이러한 결과는 향후 항공 구조물에 적용하기 위한 설계 요구조건에 부합하는 유변학적 특성을 지닌 고성능 전단농화유체 제조에 활용될 것으로 기대된다.