资讯

让/流/变/世/界/更/简/单

公司动态

高分子是流变学中主要研究对象之一

发布时间:2023-08-11
分享至:

流变学研究各种真实且连续介质的行为。对于有限大小的物体,“行为”意味着外部作用(施加在物体上的力)和内部反应(物体形状的变化)之间的关系。对于连续介质,可以考察某点的力与形变之间的关系,即一个物体中两个任意点之间距离的变化,这种方法可避免考虑物体作为一个几何整体的问题,仅关心其实质性的、固有的性质。由此可给出流变学的定义:研究具有不同性质的、连续介质的力学性质,即确定“在一个参照点上”物质的力和运动之间的关系。流变学是一门研究固体、液体、中间工艺和产物(材料)力学性质的科学,且可通过模型描述这些材料行为的基本特性。材料的行为是力与形变之间的关系,模型可给出相应的数学表达式,包括由模型表示的流变特性(即数学图像)和反映材料特性的模型参数。


流变学模型与物理学的“点”有关。这个“点”是包含足够多分子的物理对象,物质的分子结构可忽略,故视为连续介质。流变学分析基于连续介质理论,即假设:


(1)从一个几何点到另一个几何点的过渡过程是连续的、不间断的,可用无穷小量的数学分析方法,不连续仅出现在边界上。


(2)温分布或其他原因),但这种变化是逐渐发生的,反映在连续介质理论方程描述材料性质时的空间依赖性上。对于被不连续性边界表面包围的材料的任何部分,必须由所对应的特定模型描述。


(3)连续性理论包括沿不同方向的材料性质各向异性的概念。


材料的流变行为取决于观察(实验)时间和空间尺。前者是衡量材料固有的过程速率与实验和/或观察时间之比的重要指标,后者决定了材料是同质还是异质结构。根据实际工艺和物质的流变特性,可对其行为进行宏观描述。不同材料(塑料和陶瓷、乳液和分散体)的合成、加工和成形技术(如在化学和食品工业、制药、化妆品、运输、石油工业等方面,材料的长期特性)、自然现象(如泥石流和冰川的运动)以及生物问题(血液循环动力学、骨骼工作)中,流变学模型均获得广泛应用。


流变学的首要目标是寻找各种工艺和工程材料的应力-形变关系,以解决与材料的连续介质力学有关的宏观问题。流变学的第二个目标是建立材料流变特性与其分子组成之间的关系,涉及材料的定量估算、分子运动规律的理解和分子间相互作用。其中“微流变学”(microrheology)与爱因斯坦(Einstein)的经典著作有关,专门研究悬浮液的黏性性质,不仅关注物理点的运动,还关注形变中介质内部点发生的变化。


就流变学研究对象而言,由于在有限时间范围高分子存在并呈现出丰富的力学、化学及材料性质与功能的弛豫谱,丰富的硬-软材料性质以及如应变滞后(strain hysteresis)、剪切变稀(shearthinning)、离模膨胀(dieswell) 爬杆效应(又称魏森贝格效应,Weissenberg effect)等奇异的流变现象,因而,高分子成为流变学最主要的研究对象之一,这是高分子长链特征、分子量宽分布以及组分(组成)的多样性所赋予的。