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流變學的研究對象之非牛頓流體

發布時間:2022-09-22
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非牛頓流體是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體,即其剪應力與剪切應變率之間不是線性關系的流體。非牛頓流體廣泛存在于生活、生產和大自然之中。

 

絕大多數生物流體都屬于現在所定義的非牛頓流體。人身上血液、淋巴液、囊液等多種體液,以及像細胞質那樣的“半流體”都屬于非牛頓流體。

 

近幾十年以來,促使非牛頓流體研究迅速發展的主要動力之一,是聚合物工業的發展。絕大多數聚合物,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酰、尼龍6、PVS、賽璐珞、滌綸、橡膠溶液、各種工程塑料、化纖的熔體、溶液等,都是非牛頓流體。

 

石油、泥漿、水煤漿、陶瓷漿、紙漿、磁漿、油漆、油墨、牙膏、泡沫、液晶、泥石流、地幔、家蠶絲再生溶液、鉆井用的洗井液和完井液、感光材料的涂液、高含沙水流等都是非牛頓流體。

 

在食品工業中,蛋清、煉乳、瓊脂、果醬、醬油、土豆漿、番茄汁、淀粉液、蘋果漿、濃菜湯、糖稀、熔化巧克力、面團、米粉團以及魚糜、肉糜等各種糜狀食品物料,也都是非牛頓流體。

 

總之,在日常生活和工業生產中常遇到的各種高分子溶液、熔體、膏體、凝膠、交聯體系、懸浮體系等復雜性質的流體,差不多都是非牛頓流體。有時為了工業生產的目的,在某種牛頓流體中,加入一些聚合物,在改進其性能的同時,也將其變成為非牛頓流體,如為提高石油產量使用的壓裂液、新型潤滑劑等。

 

現在也有人將血液、果漿、蛋清、奶油等這些非常黏稠的流體,牙膏、石油、泥漿、油漆、各種聚合物(聚乙烯、尼龍、滌綸、橡膠等)溶液等非牛頓流體,稱為軟物質。

 

非牛頓流體有許多奇妙的特性,如射流脹大、無管虹吸、剪切變稀、拔絲、湍流減阻等,其中有一個使人感興趣的特性,就是部分非牛頓流體具有彈性,亦稱為黏彈性流體。當旋轉桿插入黏彈性流體時,流體將沿桿向上爬,液面呈凸形。

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