Κατανόηση των Μη Νευτώνειων Ρευστών: Τύποι, Συμπεριφορές και Εφαρμογές

Μη νευτώνεια ρευστά είναι εκείνα των οποίων η συμπεριφορά δεν ακολουθεί την αναμενόμενη συμπεριφορά σύμφωνα με το νόμο του ιξώδους του Νεύτωνα. Με άλλα λόγια, η σχέση μεταξύ διατμητικής τάσης και ταχύτητας διάτμησης δεν είναι γραμμική, αλλά μάλλον εξαρτάται από το ιστορικό της ροής.

Σε ένα Νευτώνειο ρευστό, το ιξώδες είναι σταθερό και η σχέση μεταξύ διατμητικής τάσης και ταχύτητας διάτμησης είναι γραμμική. Ωστόσο, σε ένα μη νευτώνειο ρευστό, το ιξώδες αλλάζει με τον ρυθμό διάτμησης ή το ιστορικό της ροής. Αυτό σημαίνει ότι η συμπεριφορά του ρευστού υπό διαφορετικές συνθήκες ταχύτητας διάτμησης ή ιστορίας ροής θα είναι διαφορετική από εκείνη ενός νευτώνειου ρευστού.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι μη νευτώνειων ρευστών, όπως:

1. Ρευστά αραίωσης διάτμησης: Αυτά τα ρευστά έχουν χαμηλότερο ιξώδες σε υψηλότερους ρυθμούς διάτμησης. Αυτό σημαίνει ότι γίνονται λιγότερο παχύρρευστα καθώς αυξάνεται ο ρυθμός διάτμησης. Παραδείγματα περιλαμβάνουν κέτσαπ και βαφή.
2. Ρευστά πάχυνσης διάτμησης: Αυτά τα ρευστά έχουν υψηλότερο ιξώδες σε υψηλότερους ρυθμούς διάτμησης. Αυτό σημαίνει ότι γίνονται πιο παχύρρευστα καθώς αυξάνεται ο ρυθμός διάτμησης. Παραδείγματα περιλαμβάνουν εναιώρημα αμύλου αραβοσίτου και διασταλτικά πηκτώματα.
3. Θιξότροπα ρευστά: Αυτά τα ρευστά έχουν φθίνουσα ιξώδες με την πάροδο του χρόνου υπό συνεχή διατμητική τάση. Αυτό σημαίνει ότι γίνονται λιγότερο παχύρρευστα καθώς υπόκεινται σε συνεχή διατμητική τάση για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν άργιλο και ζελατίνη.
4. Ρεοπεκτικά ρευστά: Αυτά τα ρευστά έχουν αυξανόμενο ιξώδες με την πάροδο του χρόνου υπό συνεχή διατμητική τάση. Αυτό σημαίνει ότι γίνονται πιο παχύρρευστα καθώς υπόκεινται σε συνεχή διατμητική τάση για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν λιωμένο γυαλί και ορισμένα διαλύματα πολυμερών.

Τα μη νευτώνεια ρευστά παρουσιάζουν ένα ευρύ φάσμα συμπεριφορών, συμπεριλαμβανομένων των αστάθειας ροής, των μη γραμμικών μοτίβων ροής και των ιδιοτήτων αυτοθεραπείας. Βρίσκονται σε πολλές φυσικές και βιομηχανικές εφαρμογές, όπως στη μελέτη της ρεολογίας του αίματος, της συμπεριφοράς των εναιωρημάτων και των γαλακτωμάτων και της ροής πολύπλοκων υγρών σε αγωγούς και δεξαμενές ανάμειξης.