nietNewtoniaanse

Niet-Newtoniaanse vloeistoffen zijn vloeistoffen waarvan de viscositeit niet constant is bij veranderende vervormingssnelheid γ̇. In Newtonse vloeistoffen is de viscositeit μ onafhankelijk van γ̇; bij niet-Newtoniaanse systemen varieert μ met γ̇ en soms ook met tijd. Daardoor is de relatie tussen shearstress σ en shear rate γ̇ niet-lineair.

De oorsprong ligt in de microstructuur van de vloeistof: kolloïden, polymeren of gehydrateerde deeltjes die onder belasting vervormen, schuiven of opnieuw structuureren. Afhankelijk van de reactie op shear worden drie hoofdtypes onderscheiden: shear-thinning (pseudoplastisch) waarbij μ afneemt bij toenemende γ̇; voorbeelden: ketchup, verf en yoghurt; shear-thickening (dilatant) waarbij μ toeneemt bij hogere γ̇; bekendste demonstratie is maïzena in water (oobleck); thixotrope materialen vertonen afname in viscositeit bij aanhoudende shear en herstel bij rust.

Modellen en metingen: de rheologie rangschikt σ-γ̇-relaties. Het Herschel-Bulkley-model (σ = σ_y + k γ̇^n) beschrijft veel niet-Newtoniaanse stoffen; het eenvoudige power-law-model (σ = k γ̇^n) geldt voor sommige schijnbaar niet-viskeuze vloeistoffen. Complexere modellen zoals Carreau en Cross geven gedrag bij lage en hoge γ̇ beter weer.

Toepassingen: niet-Newtoniaanse vloeistoffen komen veel voor in voedsel, cosmetica, lijmen en olieboring. Ze worden benut voor controle van stroming, demping en bescherming van materialen; in de industrie spelen rheologische eigenschappen een rol bij productie, transport en gebruikscomfort.