材料的流变性质VIP专享

4 .1 流变学的介绍 Webster’s Dictionary定义流变学为 ” 材料的流动与形变的研究，其中包含弹性，黏度，和塑性。” 在这章中，我们定义黏度为 “流体分子的吸引力所引起的内在摩擦力，此摩擦力会抵抗流体的流动。” 你的Brookfield 黏度计测量此摩擦力，然后作为研究流变学的工具。此章的目的是要使你了解不同形式的流动行为以及使用 Brookfield 黏度计作为研究流变行为的仪器以帮助你处理任何真实流体的分析。这项信息对于黏度计的使用者提供相当的帮助，特别是对于以黏度测量作为理论和学术方面探讨的研究者而言。 4 .2 黏度 黏度是测量流体内在摩擦力的所获得的数值。当某一层流体的移动会受到另一层流体移动的影响时，此摩擦力显得极为重要。摩擦力愈大，我们就必须施予更大的力量以造成流体的移动，此力量即称为 ” 剪切（shear）” 。剪切发生的条件为当流体发生物理性地移动或分散，如倾倒、散布、喷雾、混合等等。高黏度的流体比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流体的流动。 牛顿以图4-1 的模式来定义流体的黏度。两不同平面但平行的流体，拥有相同的面积” A” ，相隔距离” dx” ，且以不同流速” V1” 和” V2” 往相同方向流动，牛顿假设保持此不同流速的力量正比于流体的相对速度或速度梯度，即： F/A ＝ η dv /dx 其中η 与材料性质有关，我们称为” 黏度” 。 速度梯度，dv /dx ，为测量中间层的相对速度，其描述出液体所受到的剪切，我们将它称为” 剪速（shear rate）” ，以 S 表示；其单位为时间倒数（sec-1）。 F/A 项代表了单位面积下，剪切所造成的合力，称为” 剪力（shear stress）” ，以 F 代表；其单位为”达因每平方公分（dy ne/cm2）” 。 使用这些符号，黏度计可以下列数学式定义： η ＝黏度＝F/S＝剪力/剪速 黏度的基本单位为 ” poise” 。我们定义一材料在剪力为 1 达因每平方公分、剪速为 1 sec-1 下的黏度为100 poise。测量黏度时，你可能会遭遇到黏度的单位为 “Pa˙s” 或 “mPa˙s” 的情况，此为国际标准系统，且有时较被公制命名所接受。1 Pa˙s 等于 10 poise；1 mPa˙s 等于 1 cp。 牛顿假设所有的材料在固定温度下，黏度与剪速是没有相关的，亦即两倍的力量可以帮助流体移动两倍的速度。 就我们所知，牛顿的假设只有部分是正确的。 4 .3 牛顿流体 牛顿称具有此形式流动行为的所有流体，皆称为”牛顿（...