الأسس النظرية لقياس اللزوجة | Labomat

الأسس النظرية لقياس اللزوجة

الأسس النظرية لقياس اللزوجة

Contactez-nous

CONTACT

SOCIETE

الوصف

معالجة الريولوجيا

يُعرَّف علم الريولوجيا في قاموس ويبستر بأنه دراسة التغيرات في الشكل وتدفق المادة ، بما في ذلك المرونة واللزوجة واللدونة. سوف نركز في هذا الفصل على اللزوجة ، التي تُعرَّف على أنها "الاحتكاك الداخلي للسائل ، الناجم عن التجاذب الجزيئي ، وإعطائه ميلًا لمقاومة التدفق". يقيس مقياس اللزوجة Brookfield الخاص بك هذا الاحتكاك وبالتالي يعمل كأداة ريولوجيا. الهدف من هذا الفصل هو تثقيفك حول الأنواع المختلفة لسلوك التدفق واستخدام مقياس اللزوجة Brookfield الخاص بك كأداة ريولوجيا حقيقية تسمح لك بإجراء تحليلات مفصلة لأي نوع من السوائل تقريبًا. هذا القسم مهم لأي مستخدم لمقياس اللزوجة ، خاصة لأولئك الذين يتبعون مدارس الفكر النظرية والأكاديمية فيما يتعلق بقياسات اللزوجة.

اللزوجة

اللزوجة هي مقياس الاحتكاك الداخلي للسائل. يحدث هذا الاحتكاك عندما تتحرك طبقة من السائل بالنسبة لطبقة أخرى. كلما زاد الاحتكاك ، زادت كمية الطاقة المطلوبة لتوليد الحركة التي يشار إليها هنا باسم القص. يحدث القص عندما يتحرك السائل جسديًا ، مثل عند سكبه أو وضعه أو رشه أو خلطه ، إلخ. تتطلب السوائل عالية اللزوجة طاقة أكبر للتحرك من السوائل الأقل لزوجة

cisaillement

يحدد إسحاق نيوتن اللزوجة من خلال النظر في الرسم البياني الموضح في الشكل 4-1. مستويان متوازيان من السوائل بمساحة متساوية A يفصل بينهما dx ويتحركان في نفس الاتجاه ولكن بسرعات مختلفة v1 و v2. يذكر نيوتن أن القوة المطلوبة للحفاظ على هذا الاختلاف في السرعة تتناسب طرديًا مع الاختلاف في السرعة عبر السائل ، أو تدرج السرعة. للتعبير عن هذا ، كتب نيوتن:

Equation de newton أو viscosité هي خاصية ثابتة لمنتج معين تسمى لزوجته.

تدرج السرعة gradient de vitesse هو مقياس التغير في السرعة التي تتحرك بها الطبقات المتوسطة مقابل بعضها البعض. إنه يمثل القص الذي يخضع له السائل وبالتالي يسمى معدل القص. من الآن فصاعدًا سنقوم بتمثيلها بالحرف S. ووحدة قياسها هي القوة الثانية –1 (ثانية -1). يمثل المصطلح F / A القوة المطلوبة لكل وحدة مساحة لإنتاج إجراء القص. يطلق عليه إجهاد القص ويمثله F '. وحدة القياس الخاصة به هي داين لكل سنتيمتر مربع (داين / سم 2) ، أو N / m2 أو Pa. وباستخدام هذه المصطلحات المبسطة ، يمكن تحديد اللزوجة بالصيغة الرياضية التالية

viscosite contrainte cisaillement

وحدة قياس اللزوجة متوازنة. المنتج الذي يتطلب قوة مقدارها 1 داين لكل سنتيمتر مربع لإنتاج معدل قص 1 s-1 له لزوجة 1 Poise أو 100 centipoise. ستواجه أيضًا قياسات اللزوجة معبرًا عنها بالثواني باسكال (Pa.s) أو مللي باسكال بالثواني (mPa.s). هذه هي وحدات النظام الدولي ويفضل في بعض الأحيان على نظام CGS. ثانية باسكال واحدة تعادل 10 بوز. ملي باسكال ثانية تساوي 1 سنتي بواز. يعتبر نيوتن أن أي مادة لها ، عند درجة حرارة معينة ، لزوجة مستقلة عن معدل القص. بالنسبة له ، ستؤدي مضاعفة القوة المطبقة إلى زيادة سرعة الإزاحة بمقدار الضعف. كما سنرى ، كان نيوتن محقًا جزئيًا فقط.

السوائل النيوتونية

هذا النوع من سلوك التدفق الذي اعتبره نيوتن قابلاً للتطبيق على جميع السوائل يُسمى بشكل غير مفاجئ السلوك النيوتوني. ومع ذلك ، فهذه حالة واحدة فقط من بين العديد من سلوكيات التدفق الأخرى التي قد تواجهها. يتم تمثيل السائل النيوتوني بيانياً في الشكل 4-2. يوضح الرسم البياني أ أن العلاقة بين إجهاد القص (F ') ومعدل القص (S) هي خط مستقيم. يوضح الرسم البياني B أن لزوجة المائع تظل ثابتة بغض النظر عن معدل القص. السوائل النيوتونية النموذجية هي ، على سبيل المثال ، الماء وزيوت المحرك.

Fluides newtonniens

هذا يعني عمليًا أنه ، بالنسبة لدرجة حرارة معينة ، تظل لزوجة السائل النيوتوني ثابتة بغض النظر عن نموذج مقياس اللزوجة ونوع الجسم المتحرك والسرعة المستخدمة لقياسه. زيوت Brookfield القياسية نيوتونية على مدى القص الناتج عن معدات Brookfield. هذا هو سبب إمكانية استخدامها مع جميع نماذج مقياس اللزوجة لدينا (باستثناء طرازي CAP 1000 و CAP2000). يمكن القول إن السوائل النيوتونية هي أسهل السوائل للقياس. ما عليك سوى الحصول على مقياس اللزوجة والقياس ... فهي للأسف ليست منتشرة مثل السوائل في المجموعة غير النيوتونية الأكثر تعقيدًا

السوائل غير النيوتونية

يتم تعريف السائل غير النيوتوني عالميًا على أنه مائع نسبة F / S ليست ثابتة. بمعنى آخر ، عندما يختلف وقت القص ، لا يختلف إجهاد القص بنفس النسب (وليس بالضرورة في نفس الاتجاه). لذلك تتغير لزوجة هذه المنتجات عندما يختلف القص. وبالتالي ، فإن المعلمات التجريبية مثل نموذج مقياس اللزوجة والمتحرك والسرعة لها تأثير على قياس اللزوجة لمنتج غير نيوتوني. ثم تسمى اللزوجة المقاسة اللزوجة الظاهرية ولا يمكن استخدام هذا القياس إلا إذا تم توفير المعلمات التجريبية للقياس. يمكن تصور التدفقات غير النيوتونية من خلال التفكير في السوائل المكونة من خليط من الجزيئات ذات الأحجام والأشكال المختلفة. عندما تمر بالقرب من بعضها البعض ، كما يحدث أثناء التدفق ، فإن أحجامها وأشكالها وقوى التماسك ستحدد مقدار القوة المطلوبة لتحريكها. في كل معدل قص محدد ، قد تكون المحاذاة مختلفة وستكون هناك حاجة إلى قوة أكثر أو أقل للحفاظ على الحركة. هناك عدة أنواع من سلوك التدفق للسوائل غير النيوتونية. الأنواع الأكثر شيوعًا التي ستصادفها هي:

ريوفلويديفير:

يُظهر هذا النوع من السوائل انخفاضًا في اللزوجة مع زيادة معدل القص ، كما هو موضح في الشكل 4-3. من المحتمل أن تكون مرققات القص الأكثر شيوعًا من السوائل غير النيوتونية ، وتشمل الدهانات والمستحلبات والمشتتات من جميع الأنواع. يشار إلى هذا النوع من سلوك التدفق أحيانًا باسم "ترقق القص".

produit rhéofluidifiant

مثخن الري:

تعتبر الزيادة في اللزوجة مع زيادة معدل القص من سمات هذا النوع من السوائل. على الرغم من ندرة تدفق القص ، إلا أنه كثيرًا ما يتم ملاحظة سلوك سماكة القص في السوائل التي تحتوي على مستوى عالٍ من المواد الصلبة المفرغة ، مثل الطين ونشاء الذرة الممزوج بالماء ومزيج الماء / الرمل. يسمى سلوك التمدد أيضًا "سماكة القص".

produit rhéoépaississant

البلاستيك الكاذب

هذا النوع من السوائل يتصرف مثل مادة صلبة عندما يكون في حالة راحة. يجب تطبيق قوة معينة على هذا السائل لتحريكه. هذه القوة تسمى "نقطة العائد". الكاتشب مثال جيد لهذا النوع من المنتجات. نقطة الخضوع الخاصة به تمنعه من التدفق خارج الزجاجة ما لم تهتز الزجاجة ، مما يؤدي إلى تحرير التدفق. عندما يتم تجاوز نقطة المحصول ، قد يظهر السائل تدفق نيوتوني أو ترقق القص أو القص.

pseudoplastique

حتى الآن ، ذكرنا فقط تأثير القص على سلوك تدفق السوائل غير النيوتونية. ماذا يحدث عندما يجب النظر في الوقت؟ يقودنا هذا السؤال إلى دراسة نوعين جديدين من التدفق غير النيوتوني: المتغيرة الانسيابية ومضادات الانسيابية.

متغيرة الانسيابية ومضادة للتسييل

تظهر بعض السوائل تغيرًا في اللزوجة بمرور الوقت في ظل ظروف القص المستمر. هناك فئتان يجب مراعاتهما:

متغيرة الانسيابية:

كما هو مبين في الشكل التالي ، تظهر السوائل المتغيرة الانسيابية انخفاضًا في اللزوجة بمرور الوقت تحت القص المستمر.

thixotropie

مكافحة تسييل الانسياب

إنه عكس السلوك المتغير الانسيابي ، حيث تزداد لزوجة المائع بمرور الوقت تحت القص المستمر.

anti thixotropie

يمكن أن توجد متغيرة الانسيابية ومضادة للتسييل في تركيبة مع جميع السلوكيات الأخرى التي تمت مناقشتها سابقًا أو فقط عند مستويات قص معينة. عنصر الوقت متغير للغاية. في ظل القص المستمر ، ستصل بعض السوائل إلى لزوجتها النهائية في غضون ثوانٍ قليلة ، بينما بالنسبة لبعض السوائل الأخرى ، قد يستغرق التثبيت عدة أيام. السوائل المضادة للتسييل نادرة. كثيرًا ما يُلاحظ تسيُّل الانسياب في مواد مثل الشحوم وأحبار الطباعة والدهانات. عند تعرضه لقص متغير ، يتفاعل السائل متغير الانسيابية كما هو موضح في الشكل 4-8. تم إنتاج منحنى إجهاد القص / معدل القص عن طريق زيادة القص إلى قيمة معينة ، ثم إنقاصه إلى نقطة البداية. لاحظ أن منحنى الصعود لا يتطابقان. يرجع منحنى التباطؤ هذا إلى انخفاض لزوجة السائل بمرور الوقت. يمكن أن تكون هذه الآثار قابلة للعكس أو لا رجعة فيها. بعض السوائل ، إذا تركت لتقف لفترة من الوقت ، ستعود إلى لزوجتها الأصلية ، بينما لن يستعيدها البعض أبدًا.

mesure thixotropie

من الواضح أن السلوك الانسيابي للسائل له تأثيرات مهمة على تقنيات قياس اللزوجة. سنناقش في القسم 4.7 بعض هذه الآثار وكيفية التعامل معها. يقدم الفصل 5 تقنيات رياضية متقدمة تستخدم لتحليل سلوك التدفق في ظل مجموعة متنوعة من الظروف. ومع ذلك ، سوف نناقش أولاً آثار التدفق الصفحي والمضطرب على قياسات اللزوجة.

التدفق الصفحي والمضطرب

يشير تعريف اللزوجة ذاته إلى وجود ما يسمى بالتدفق الرقائقي ، أي حركة طبقة واحدة من السائل بالنسبة إلى أخرى دون نقل المادة من واحدة إلى أخرى.

اعتمادًا على عدد من العوامل ، هناك حد أقصى لسرعة السفر حيث يمكن أن يحدث نقل المواد. هذه الظاهرة تسمى الاضطراب. تقفز الجزيئات أو الجزيئات الأكبر من طبقة إلى أخرى وتبدد كمية كبيرة من الطاقة في المناورة. والنتيجة النهائية هي الحاجة إلى مزيد من الطاقة للحفاظ على التدفق المضطرب بنفس سرعة التدفق الصفحي.

تتجلى الزيادة في الطاقة المطلوبة من خلال إجهاد القص أكبر على ما يبدو من ذلك الذي لوحظ تحت التدفق الصفحي بنفس معدل القص. النتيجة النهائية هي قراءة خاطئة للزوجة لأنها أكثر أهمية.

يعتمد تحول التدفق الصفحي إلى تدفق مضطرب أيضًا على عوامل أخرى غير سرعة حركة الطبقات. تؤثر أيضًا لزوجة المنتج ووزنه النوعي وهندسة الهاتف المحمول المستخدم وحجم الحاوية على بداية اللحظة التي يظهر فيها الاضطراب.

يجب توخي الحذر للتمييز بين ظروف التدفق المضطرب وسلوك التدفق المتوسع (انظر القسم 4.4). بشكل عام ، تزداد لزوجة مواد سماكة القص بشكل مطرد مع زيادة القص. يتميز ظهور التدفق المضطرب بزيادة مفاجئة وكبيرة نسبيًا في اللزوجة من عتبة قص معينة. يمكن أن يكون سلوك التدفق لهذه المواد فوق هذه النقطة نيوتونيًا أو غير نيوتوني.

نظرًا لمعدلات القص المنخفضة نسبيًا التي تعمل بها معظم أجهزة قياس اللزوجة في Brookfield ، فمن غير المحتمل أن تواجه تدفقًا مضطربًا إلا إذا قمت بقياس اللزوجة أقل من 15 سنتي بواز باستخدام مقاييس اللزوجة من سلسلة LV وأقل من 85 سنتي بواز باستخدام نماذج أخرى. كلما زادت لزوجة المائع ، قل احتمال تعرضه للاضطراب. إذا لوحظ الاضطراب عند قياس السوائل منخفضة اللزوجة ، فيمكن في كثير من الأحيان التخلص منه باستخدام ملحق ULA.

ما الذي يؤثر على الخصائص الريولوجية؟

غالبًا ما تقدم بيانات مقياس اللزوجة نفسها على أنها "نافذة" يمكن من خلالها ملاحظة خصائص المواد الأخرى. يتم قياس اللزوجة بسهولة أكبر من معظم الخصائص التي تؤثر عليها ، مما يجعلها أداة مثيرة للاهتمام لتوصيف المواد. في وقت سابق من هذا الفصل ، نظرنا في الأنواع المختلفة من السلوك الريولوجي وكيفية التعرف عليها. بعد تحديد السلوك الريولوجي المعين لمنتجك ، قد تسأل نفسك عما تشير إليه هذه المعلومات فيما يتعلق بخصائصه الأخرى. يهدف هذا القسم ، بناءً على المعلومات التي تم جمعها على مر السنين من قبل عملائنا ، إلى جعلك تفكر في الألغاز التي سيساعدك مقياس اللزوجة في حلها.

درجة الحرارة

تعتبر درجة الحرارة من أكثر العوامل وضوحًا التي يمكن أن تؤثر على السلوك الريولوجي للمادة. بعض المواد حساسة جدًا لدرجة الحرارة ويمكن أن يتسبب اختلاف بسيط نسبيًا في حدوث تغيير كبير في اللزوجة. المنتجات الأخرى ليست حساسة للغاية لدرجة الحرارة. يعتبر الأخذ بعين الاعتبار تأثير درجة الحرارة على اللزوجة أمرًا ضروريًا في تقييم المواد التي ستخضع لتغيرات درجة الحرارة أثناء التصنيع أو أثناء الاستخدام النهائي (زيوت المحرك ، الشحوم ، المواد اللاصقة الساخنة ، إلخ.)

معدل القص

بشكل ملموس ، تميل المنتجات غير النيوتونية إلى أن تكون هي القاعدة وليس الاستثناء. وبالتالي ، فإن تقدير تأثيرات معدل القص ضروري لأي شخص يشارك في التطبيقات العملية لبيانات الانسيابية. على سبيل المثال ، سيكون من الكارثي محاولة ضخ مثخن القص من خلال نظام ، فقط لرؤيته "يتجمد" داخل المضخة ، مما يقطع عملية الإنتاج الإجمالية. على الرغم من أن هذا مثال متطرف ، لا ينبغي التقليل من الأهمية التي يمكن أن يتمتع بها معدل القص. عندما يخضع المنتج لمعدلات قص مختلفة أثناء التصنيع أو أثناء الاستخدام النهائي ، فمن الضروري معرفة لزوجته في هذه المقصات. إذا لم يكن هذا القص معروفًا ، فيجب إجراء تقدير. يجب بعد ذلك إجراء قياسات اللزوجة في المقصات في أقرب وقت ممكن من القيم المقدرة. في كثير من الأحيان لا يمكن قياس لزوجة المنتج في معدلات قص الاستخدام النهائي لأن هذه القيم تقع خارج نطاقات القص لمقياس اللزوجة. من الضروري بعد ذلك إجراء قياسات في مقصات مختلفة واستقراء القياسات إلى القص المطلوب. هذه ليست الطريقة الأكثر دقة للحصول على هذه المعلومات ، لكنها غالبًا البديل الوحيد المتاح ، خاصةً عندما تكون معدلات القص عالية جدًا. في الواقع ، يُنصح دائمًا بإجراء قياسات اللزوجة بمعدلات قص مختلفة لاكتشاف السلوك الريولوجي الذي يمكن أن يكون له تأثير على عملية التصنيع أو طريقة الاستخدام النهائي. عندما تكون قيم القص غير معروفة أو إذا لم تكن مهمة ، غالبًا ما تكون لزوجة المنحنى البسيطة مقابل سرعة الدوران كافية. من أمثلة المواد التي تخضع وتتأثر بالتغيرات الكبيرة في القص أثناء التصنيع أو الاستخدام النهائي: الدهانات ومستحضرات التجميل واللاتكس السائل والطلاء وبعض المنتجات الغذائية والدم في الدورة الدموية البشرية. . يوضح الجدول التالي أمثلة نموذجية لمعدلات القص المختلفة.

موقف

شاطئ نموذجي

القص-1)

تطبيق

الترسيب

مساحيق دقيقة في المعلقات

10-6 - 10-4

منتجات

الأدوية والدهانات

التسوية بسبب التوتر السطحي

10-2 - 10-1

الدهانات وأحبار الطباعة

تصريف الجاذبية

10-1 - 101

الدهانات والطلاء ومياه الشطف

الطارد

100 - 102

البوليمرات

علكة

101 - 102

مواد غذائية

طلاء مطبق بواسطة

تمرغ

101 - 102

اللوحات والحلويات

الخلط والتقليب

101 - 103

السوائل الصناعية

تتدفق

أنابيب

100 - 103

ضخ،

تدفق الدم

رش وتطبيق الفرشاة

103 - 104

الرش ، الدهانات ، الانحلال

الوقود

احتكاك

104 - 105

تطبيق الكريمات والمستحضرات على البشرة

طحن الأصباغ في

قواعد السوائل

103 - 105

الدهانات وأحبار الطباعة

طلاء عالي

سرعة

105 - 106

ورق

تشحيم

103 - 107

محركات

شروط القياس

يمكن أن يكون لحالة المنتج تأثير كبير أثناء قياس اللزوجة. لذلك من المهم أن تكون على دراية بهذا وأن تتمتع بأقصى قدر من التحكم في بيئة أي منتج تحتاج إلى قياسه. أولاً ، يجب تطبيق تقنيات قياس اللزوجة الموضحة في القسم 3.3. يمكن أن تؤثر المتغيرات المختلفة مثل: نموذج مقياس اللزوجة ، وتركيب الحركة / السرعة ، وحجم الوعاء ، ووجود أو عدم وجود الفرجار ، ودرجة حرارة المنتج ، وتقنية تحضير العينة ، وما إلى ذلك ، على قابلية استنساخ القياس ولكن أيضًا قيمة اللزوجة الحقيقية للمنتج الذي تقيسه. ثانيًا ، يجب مراعاة المعلمات الأخرى الأقل وضوحًا التي يمكن أن تؤثر على اللزوجة. على سبيل المثال ، قد يكون المنتج حساسًا للجو المحيط ، كما هو الحال مع منتجات طب الأسنان والمنتجات المعدنية والمنتجات الثانوية من الأفران العالية والدم والمخاط. في هذه الحالات ، قد تكون هناك حاجة إلى جو ملائم محكوم (انظر المعلومات الخاصة بأنظمة التطهير الواردة في القسم 2.1.10). عامل آخر يمكن أن يؤثر على قياس اللزوجة هو تجانس العينة. غالبًا ما يكون من الأفضل الحصول على عينة متجانسة. وبالتالي ، يمكن الحصول على المزيد من النتائج القابلة للتكرار. في بعض الأحيان ، ومع ذلك ، فإن ميل المادة للانفصال إلى طبقات مختلفة غير متجانسة هو أكثر ميزة مثيرة للاهتمام. في هذه الحالة المحددة ، يجب الحرص على عدم تحريك المنتج أو رجّه أو خلطه قبل دراسته.

زمن

من الواضح أن الوقت المنقضي أثناء تطبيق إجهاد القص يؤثر على المواد المتغيرة الانسيابية والمضادة للانسيابية (المواد التي تعتمد على الوقت). لكن التغييرات في اللزوجة في العديد من المواد يمكن أن تحدث بمرور الوقت حتى لو لم يتعرض المنتج لضغوط القص. يجب مراعاة ظاهرة الشيخوخة عند اختيار العينات وتحضيرها لقياس اللزوجة. ضع في اعتبارك أيضًا حقيقة أن معظم المواد ستخضع لتغييرات في اللزوجة أثناء تفاعل كيميائي ، وأن قياس اللزوجة الذي يتم إجراؤه في وقت معين أثناء التفاعل يمكن أن يختلف اختلافًا كبيرًا جدًا عن القياس الذي تم قياسه. في وقت آخر.

الضغط

يمكن أن تتسبب التغيرات في الضغط في تكوين فقاعات في الغازات المذابة ، وتغير في حجم وتوزيع الغازات ، وفي بعض الحالات يمكن أن تؤدي إلى اضطراب. الضغط لا يؤخذ في الاعتبار في كثير من الأحيان مثل المعلمات الأخرى. يضغط الضغط على السوائل وبالتالي يزيد المقاومة الجزيئية. السوائل قابلة للضغط تحت تأثير الضغوط العالية جدًا بنفس طريقة الغازات ولكن بدرجة أقل. تؤدي الزيادة في الضغط إلى زيادة اللزوجة. على سبيل المثال ، خصائص التدفق للحمأة عالية التحميل (أكبر من 70-80% حسب حجم الجسيمات) ، عندما تكون المرحلة السائلة غير كافية لملء جميع الثقوب بين الجسيمات ، تكون نتيجة خليط من ثلاث مراحل (صلبة ، سائلة وهوائية). نظرًا لوجود الهواء ، يكون الخليط قابلاً للضغط ، وبالتالي ، كلما زاد ضغطه ، زاد مقاومة التدفق.

تاريخ المنتج

يمكن أن يؤثر ما حدث لعينة قبل قياس لزوجتها بشكل كبير على النتيجة ، خاصةً للسوائل الحساسة للحرارة والشيخوخة. وبالتالي ، يجب تصميم ظروف التخزين وتقنيات تحضير العينة لتقليل آثارها على قياس اللزوجة. المواد المتغيرة الانسيابية على وجه الخصوص حساسة لتاريخها لأن لزوجتها ستتأثر إذا تم تقليبها أو خلطها أو صبها مسبقًا أو إذا خضعت لأي إجراء آخر ينتج عنه القص. 4.7.7 التركيب والإضافات يعتبر تكوين المادة أحد العوامل المحددة لزوجتها. عندما يتم تعديل تركيبته ، إما عن طريق تغيير نسب مكوناته المختلفة ، أو عن طريق إضافة مادة أخرى ، يكون التغيير في اللزوجة متوقعًا بدرجة كبيرة. على سبيل المثال ، تؤدي إضافة مذيب إلى حبر الطباعة إلى تقليل لزوجة الحبر. تستخدم المواد المضافة من جميع الأنواع للتحكم في الخصائص الانسيابية للدهانات.

الخصائص المحددة للتشتت والمستحلبات

المشتتات والمستحلبات عبارة عن مواد متعددة الأطوار تتكون من مرحلة صلبة واحدة أو أكثر مشتتة في الطور السائل. يمكن أن تتأثر ريولوجيا بعدد من العوامل. بالإضافة إلى غالبية العوامل المذكورة أعلاه ، فإن الخصائص الغريبة للمواد متعددة الأطوار لها دور مهم جدًا في ريولوجيا هذه المواد.

إحدى الخصائص الرئيسية التي يجب دراستها هي حالة تماسك المادة. هل الجسيمات التي تتكون منها المرحلة الصلبة منفصلة ومتميزة أم أنها مجمعة معًا؟ ما حجم المجموعات وهل هم متحدون بقوة؟ إذا احتلت المجموعات حجمًا كبيرًا في التشتت ، فستميل اللزوجة إلى أن تكون أعلى. هذا بسبب القوة الأكبر المطلوبة لكسر روابط التماسك للمادة الصلبة المعلقة.

عندما تتكتل الكتل في التشتت ، يمكن أن يؤدي سلوك التكتل إلى تدفق ترقق القص. عند القص المنخفض ، يمكن أن يتشوه التكتل ولكنه يظل سليمًا نسبيًا. عندما يزداد القص ، يمكن أن ينقسم التكتل إلى عدة كتل فردية ، مما يقلل من مناطق الاحتكاك ، وبالتالي تقليل اللزوجة. انظر القسم 4.4 لمزيد من التفاصيل حول سلوك تخفيف القص. إذا كانت الروابط في التكتل قوية جدًا ، فقد يكون للنظام نقطة عائد (انظر القسم 4.4 حول السلوك البلاستيكي). تعتمد أهمية القيمة الحدية على القوة المطلوبة لكسر هذه الروابط.

إذا تم تدمير بنية التلبد للمادة بمرور الوقت أثناء تعرضها لضغط ثابت ، فسيتم ملاحظة سلوك التدفق من النوع "المعتمد على الوقت" (انظر القسم 4.5).

إذا تم تقليل معدل القص بعد تدمير كل أو جزء من بنية التلبد ، فقد تكون لزوجة المادة أقل مما كان يمكن أن تكون عليه في الماضي بنفس معدل القص. عندما تبدأ الكتل في التجمع مرة أخرى بعد التدمير ، فإن السرعة التي يحدث بها هذا التجمع تؤثر على وقت إعادة التحويل إلى المستوى الأولي من اللزوجة. إذا كانت السرعة سريعة ، فإن اللزوجة ستكون مشابهة تمامًا للقيمة الأولية بعد وقت قصير. إذا كانت السرعة بطيئة ، فستبقى اللزوجة عند مستوى أقل لفترة أطول. هذا هو سمة من سمات السلوك الريولوجي يسمى المتغيرة الانسيابية (انظر القسم 4.5).

يعتمد تجاذب الجسيم إلى الجسيم في المرحلة الصلبة المشتتة على نوع المادة الموجودة في الواجهة بين المرحلة السائلة والمرحلة الصلبة ، والتي بدورها تؤثر على الخصائص الانسيابية للنظام. وبالتالي ، فإن إدخال الندف أو مضادات التندب في النظام هو طريقة للتحكم في الانسيابية. شكل الجسيمات التي تشكل المرحلة المشتتة مهم أيضًا عند تحديد ريولوجيا النظام. الجسيمات العالقة في وسط سائل تدور باستمرار. إذا كانت هذه الجسيمات كروية بشكل أساسي ، يمكن أن يكون الدوران مجانيًا. ومع ذلك ، إذا كانت الجسيمات حادة أو مسطحة الشكل ، فإن سهولة الدوران تكون أقل قابلية للتنبؤ بها ، كما هو الحال مع تأثير تغيير معدل القص. يعد استقرار المرحلة المشتتة أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص عند قياس لزوجة نظام متعدد الأطوار. إذا كانت المرحلة المشتتة تميل إلى الاستقرار ، ثم إنتاج سائل غير متجانس ، فإن الخصائص الريولوجية للنظام ستتغير. في معظم الحالات ، هذا يعني أن اللزوجة المقاسة ستنخفض. غالبًا ما تكون البيانات التي يتم الحصول عليها في ظل هذه الظروف خاطئة ، وتتطلب احتياطات خاصة لضمان بقاء المرحلة المشتتة في حالة تعليق.

تفاصيل المنتج
16 منتجات أخرى في نفس الفئة: