几种复杂的流体,例如网络形成聚合物,表面活性剂中间机,乳液等,直到施加的应力超过了被称为屈服应力的特定临界值之前。
亚博网站下载据说表现出这种行为的材料表现出屈服流动。屈服应力定义为在样品开始流动之前必须应用于样品的应力。在屈服应力以下样品将弹性变形(例如拉伸弹簧),在屈服应力上方样品将像液体一样流动。
大多数表现出屈服应力的流体都可以被认为是在整个系统的整个体积中都有结构骨架。骨骼强度受分散阶段及其相互作用的控制。连续相具有较低的粘度,但是分散相和/或组件之间强相互作用的高体积分数可以增加粘度一千倍或更多,并在静止时诱导固体类似的行为。
机械类似物
结构骨架发生这种灾难性分解的应力是屈服应力和相关的应变屈服应变。可以使用机械类似物,如图1所示,使用弹簧与仪表板(或阻尼器)的弹簧(用于粘弹性固体)以及在凝胶的情况下的弹簧和仪表盘显示。在这两种情况下,材料都不可能塑料或流动变形,因为它受到最初被打破的弹簧的限制。
In case of a viscoelastic solid, the yielded material will behave similar to a Newtonian liquid, while for the gel, yielding will result in a viscoelastic liquid showing shear thinning behavior.
图1。图显示了粘弹性固体和凝胶的机械类似物和相关的屈服。
在乳液和泡沫的情况下,这种类似固体的行为是由于分散相的紧密或有序填充而产生的,而在聚合物凝胶中,例如,分子缔合或相互作用是很大程度上负责的。当快速变形时,玻璃状液体和纠缠的聚合物系统的行为将像固体一样。在较长的变形时间,这些材料显示出液体性能,因此没有真正的屈服应力。亚博网站下载
图2显示了具有真实屈服应力的材料,显示了无限粘度接近零剪切速率和具有明显屈服应力的材料,显示零剪切粘度平稳。
图2。图显示了具有真正屈服应力的材料的预期流曲线。
确定屈服应力
确定屈服应力为真实材料常数可能很困难,因为测得的值可以很大程度上取决于所采用的测量技术和测试条件。没有普遍的方法来确定屈服应力,并且有许多方法在各种机构和行业中都有偏爱。时间是一种可以影响测得的收益应力值的变量。
许多复杂的流体本质上是触变的,并且可以随着施加的剪切时间和/或在屈服后花费有限的时间在结构上发生变化。在测量之前加载样品时,这可能特别重要,因为过程需要首先产生材料。一些典型的频谱及其机械类似物如图3所示。
由于G’是与弹性(和关联)有关的模量,因此当该值超过与流动有关的粘性模量(G”)时,可以认为材料具有相关的结构并因此具有屈服应力。为了使材料具有真实的屈服应力,因此在无限低频率下必须超过g”,对于粘弹性固体和理想的凝胶就是这种情况。对于粘弹性液体,该材料仅在G'超过G的频率范围内似乎屈服,因此可以认为这些材料具有明显的屈服应力或临界应力。亚博网站下载
图3。图显示了具有屈服应力/临界应力及其机械类似物的材料的一些典型频率曲线。亚博网站下载
温度是另一个重要因素。在较高的温度下,材料成分具有更多的热能,因此需要较低的应力输入才能引发流动。屈服应力随温度升高而降低,以至于在高温下没有热诱导的结构增强。
有许多方法可以确定材料的屈服应力,从精确的流变技术到某些克鲁德非吸毒技术。
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