Ei-newtonilaisten nesteiden ymmärtäminen: tyypit, käyttäytyminen ja sovellukset

Ei-newtonilaiset nesteet ovat sellaisia, joiden käyttäytyminen ei noudata Newtonin viskositeettilain mukaista käyttäytymistä. Toisin sanoen leikkausjännityksen ja leikkausnopeuden välinen suhde ei ole lineaarinen, vaan se riippuu virtauksen historiasta.

Newtonisessa nesteessä viskositeetti on vakio ja leikkausjännityksen ja leikkausnopeuden välinen suhde on lineaarinen. Kuitenkin ei-newtonisessa nesteessä viskositeetti muuttuu leikkausnopeuden tai virtauksen historian mukaan. Tämä tarkoittaa, että nesteen käyttäytyminen erilaisissa leikkausnopeuden tai virtaushistorian olosuhteissa on erilainen kuin Newtonin nesteen.

Ei-newtonilaisia nesteitä on useita tyyppejä, mukaan lukien:

1. Leikkausohennusnesteet: Näillä nesteillä on alhaisempi viskositeetti korkeammilla leikkausnopeuksilla. Tämä tarkoittaa, että ne muuttuvat vähemmän viskoosiksi leikkausnopeuden kasvaessa. Esimerkkejä ovat ketsuppi ja maali.
2. Leikkaavat sakeuttamisnesteet: Näillä nesteillä on korkeampi viskositeetti suuremmilla leikkausnopeuksilla. Tämä tarkoittaa, että niistä tulee viskoosimpia leikkausnopeuden kasvaessa. Esimerkkejä ovat maissitärkkelyssuspensio ja laajentavat geelit.
3. Tiksotrooppiset nesteet: Näiden nesteiden viskositeetti laskee ajan myötä jatkuvassa leikkausrasituksessa. Tämä tarkoittaa, että niistä tulee vähemmän viskooseja, koska niihin kohdistuu jatkuva leikkausjännitys pidemmän aikaa. Esimerkkejä ovat savi ja gelatiini.
4. Reopektiset nesteet: Näiden nesteiden viskositeetti kasvaa ajan myötä jatkuvassa leikkausrasituksessa. Tämä tarkoittaa, että niistä tulee viskoosiisempia, kun niihin kohdistuu jatkuva leikkausjännitys pidemmän aikaa. Esimerkkejä ovat sula lasi ja jotkin polymeeriliuokset. Ei-newtonilaisilla nesteillä on monenlaisia käyttäytymismalleja, mukaan lukien virtauksen epävakaus, epälineaariset virtauskuviot ja itsestään paranevat ominaisuudet. Niitä löytyy monissa luonnollisissa ja teollisissa sovelluksissa, kuten veren reologian, suspensioiden ja emulsioiden käyttäytymisen sekä monimutkaisten nesteiden virtauksen tutkimisessa putkistoissa ja sekoitussäiliöissä.