vastevloeistoffen

Vaste vloeistoffen, technisch vaak aangeduid als visco-elastische vloeistoffen (ook wel vastevloeistoffen genoemd), zijn materialen die bij belasting zowel viscose als elastische eigenschappen vertonen. In tegenstelling tot Newtoniaanse vloeistoffen vertoont hun respons een geheugen van eerdere deformaties: ze gedragen zich elastisch bij snelle belastingen en vertonen vloeibare stroming bij aanhoudende spanning.

Bij een constante spanning vervormt een vastevloeistof in de tijd (creep), en bij een constante vervorming neemt de opgelegde spanning af na verloop van tijd (stressrelaxatie). De verhouding tussen opslagmodulus G' en verliesmodulus G'' in dynamische tests geeft een beeld van de balans tussen elastische en viscose constituent. Deze modulusniveaus en hun frequentie- en temperatuurafhankelijkheid bepalen het gedrag in praktijksituaties zoals scheiden, roeren en gieten.

Modellen worden gebruikt om visco-elastisch gedrag te beschrijven. Eenvoudige mechanische modellen, zoals het Maxwell-model (spring en demper in serie) en het Kelvin-Voigt-model (in parallel), vatten snelle en langzame responsen samen. Geavanceerdere beschrijvingen, zoals Oldroyd-B- of Giesekus-modellen, worden toegepast op complexere fluïda zoals polymeeroplossingen en suspensies. Een kernbegrip is de relaxatietijd τ, die aangeeft hoe snel een systeem terugkeert naar evenwichtsachtige toestand na een wijziging in belasting.

Metingen gebeuren meestal met rheometrie: oscillatoire en spoedafhankelijke testen geven G' en G'' en tonen hoe visco-elastische eigenschappen veranderen met frequentie en temperatuur. Toepassingen strekken zich uit van polymerverwerking en coatings tot voedsel, cosmetica en olieboring, waar het keuzebepalen van textuur, stabiliteit en verwerkbaarheid afhangt van visco-elastisch gedrag.