Shear thickening fluids (STFs) are smart materials that change from liquid to solid reversibly when undergoing critical stresses. These materials are good alternatives to improve applications where energy dissipation is important, for example, in the fabrication of liquid body armor and shock absorbing protective gear. However, as much as it is known about the effect of several variables on their properties, such as particle concentration and medium viscosity, the stability of these colloidal dispersions over time and over shearing is not yet well understood. The development and design of new applications depend on predicting for how long the material will keep its properties. In this project, we studied the influence of fumed silica content, ultrasonication energy used during dispersion of the silica particles, and humidity during storage to analyze the changes in properties of STFs. The influence of shearing magnitude on their properties was also studied. STFs with higher amounts of silica and produced using less dispersion energy showed the highest viscosity peak on initial tests, but they were also the least stable over time, due to flocculation of the particles. In stable samples, water absorption led to a large loss of maximum viscosity. The presence of humidity on samples diminished the overall viscosity, but did not prevent the sample from becoming a gel if the parameters used resulted in an unstable STF. Shearing the STF reduced its maximum viscosity, being more evident in samples with higher viscosity. Graphical abstract

中文翻译：

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气相二氧化硅含量、分散能和湿度对剪切增稠液稳定性的影响

剪切增稠液 (STF) 是一种智能材料，可在承受临界应力时可逆地从液体变为固体。这些材料是改善能量耗散很重要的应用的良好替代品，例如，在液体防弹衣和减震防护装备的制造中。然而，尽管已知几个变量对其性质的影响，例如颗粒浓度和介质粘度，但这些胶体分散体随时间和剪切的稳定性尚不清楚。新应用的开发和设计取决于预测材料将保持其特性的时间。在这个项目中，我们研究了气相二氧化硅含量、二氧化硅颗粒分散过程中使用的超声波能量的影响，和储存期间的湿度来分析 STFs 的性质变化。还研究了剪切强度对其性能的影响。具有较高二氧化硅含量和使用较少分散能生产的 STF 在初始测试中显示出最高的粘度峰值，但由于颗粒的絮凝，随着时间的推移，它们的稳定性也最差。在稳定的样品中，吸水导致最大粘度的大量损失。样品上的湿气降低了整体粘度，但如果使用的参数导致不稳定的 STF，则不会阻止样品变成凝胶。剪切 STF 会降低其最大粘度，这在粘度较高的样品中更为明显。图形概要 具有较高二氧化硅含量和使用较少分散能生产的 STF 在初始测试中显示出最高的粘度峰值，但由于颗粒的絮凝，随着时间的推移，它们的稳定性也最差。在稳定的样品中，吸水导致最大粘度的大量损失。样品上的湿气降低了整体粘度，但如果使用的参数导致不稳定的 STF，则不会阻止样品变成凝胶。剪切 STF 会降低其最大粘度，这在粘度较高的样品中更为明显。图形概要 具有较高二氧化硅含量和使用较少分散能生产的 STF 在初始测试中显示出最高的粘度峰值，但由于颗粒的絮凝，随着时间的推移，它们的稳定性也最差。在稳定的样品中，吸水导致最大粘度的大量损失。样品上的湿气降低了整体粘度，但如果使用的参数导致不稳定的 STF，则不会阻止样品变成凝胶。剪切 STF 会降低其最大粘度，这在粘度较高的样品中更为明显。图形概要 吸水导致最大粘度的大量损失。样品上的湿气降低了整体粘度，但如果使用的参数导致不稳定的 STF，则不会阻止样品变成凝胶。剪切 STF 会降低其最大粘度，这在粘度较高的样品中更为明显。图形概要 吸水导致最大粘度的大量损失。样品上的湿气降低了整体粘度，但如果使用的参数导致不稳定的 STF，则不会阻止样品变成凝胶。剪切 STF 会降低其最大粘度，这在粘度较高的样品中更为明显。图形概要