Reologiska

Reologi är studiet av deformation och flöde hos material. Den undersöker hur ämnen svarar på krafter, hur viskositet och andra motstånd förändras över tid, temperatur och tryck, samt hur material uppvisar tidsberoende och viscoelastiska egenskaper. Ordet härstammar från grekiska rheo- 'flyt' och -logia 'lära'.

Huvudbegrepp inom reologi inkluderar skjuvhastighet (gamma_dot) och skjuvspänning (tau), samt viskositeten. Newtonska vätskor har konstant viskositet, medan icke-Newtonianska vätskor uppvisar viskositet som varierar med skjuvhastigheten. Viscoelasticitet innebär att material uppvisar både viscösa och elastiska egenskaper; i oscillationstester beskrives detta med den komplexa modulen G* där G' anger en lagrad elastisk del och G'' en dämpad viscös del.

Konstitutiva modeller används för att beskriva sambandet mellan spänning och deformation. Exempel inkluderar Newtons lag för viskösa vätskor, Bingham-plastik som kräver ett yield-spänning, Herschel-Bulkley och enkla kraftlagar (power-law) för icke-Newtonianska beteenden. För viscoelasticitet används modeller som Maxwell-, Kelvin-Voigt- och standardiska lineära solid-modeller, ofta anpassade till specifika material som polymerer eller komplexa kolloidala system.

Mätinstrument och metoder inom reologi inkluderar rheometer och viscometer. Vanliga tester är creep- och relaxationsbeteenden samt oscillationsmätningar över olika frekvenser och amplituder. Geometrier som parallellplatta, konplatta och Couette används beroende på material och testförhållanden.

Områdets tillämpningar spänner över polymerbearbetning, färger och beläggningar, livsmedels- och kosmetikaprocesser, petroleum och geovetenskap. Reologi används i produktutveckling, kvalitetssäkring och processteknisk design för att förstå och kontrollera flödes- och deformationsegenskaper hos material.