rhéologie

La rhéologie est la science qui étudie l'écoulement et la déformation de la matière, en particulier des fluides complexes et des matériaux déformables soumis à des contraintes mécaniques. Elle relie la structure microscopique des milieux à leur comportement macroscopique observé sous cisaillement, torsion ou compression.

Les grandeurs clés sont la contrainte de cisaillement et le taux de cisaillement; la relation entre elles définit la viscosité. Les matériaux peuvent être Newtoniens, dont la contrainte est proportionnelle au taux, ou non Newtoniens, dont la réponse dépend de l'historique du cisaillement. On distingue aussi les états viscoélastiques, qui stockent et dissipent l'énergie. Parmi les modèles courants figurent Newton, Bingham et Herschel–Bulkley; les lois de puissance et d'autres formulations décrivent les dépendances non linéaires.

Les méthodes expérimentales utilisent des rhéomètres qui imposent contrainte ou taux de cisaillement et mesurent la réponse. Les tests oscillatoires fournissent les modules élastiques stockés et dissipés (G' et G''), tandis que les tests de creep et de récupération décrivent le comportement transitoire. Les conditions expérimentales, notamment la température et la pression, influencent les résultats; des approches comme la superposition temps-température étendent le domaine mesurable.

Applications: la rhéologie est centrale pour les polymères, les aliments, les cosmétiques, les peintures, les colloïdes et les suspensions, ainsi qu'en géologie et en génie pétrolier pour caractériser les fluides et les milieux poreux. Elle montre comment la microstructure détermine le comportement macroscopique.

Histoire: la rhéologie s'est développée au cours du XXe siècle avec l'étude des liquides et des matériaux déformables, notamment par les travaux sur les lois de flux non Newtoniennes et les modèles viscoélastiques; elle s'est ensuite étendue à la science des matériaux et des procédés industriels.