流变学的 应用
流变学及其应用
产品 在外力或变形下使用 性能
流变学是高分子学科的基础 流变学是实验和实践 科学
Newton、Einstein与流变学Rheology
流变学使生活更有趣
在我们日常的生活中，通常用“软、硬、刚性、柔性、 弹性、稠、薄、灵活性… …”来描述事物。流变学就 是研究“软与硬”的科学。 流变学应用领域：化妆品、洗涤用品、牙膏、食品、陶 瓷浆料、轮胎… … 日常生活中不自觉地用到一些“流变”实验－手感。
化妆品相关 从瓶中倒出(Pouring from a bottle) 挤牙膏(Extrusion of toothpaste from a tube) 擦护手霜(application of hand lotions/creams) 涂口红，指甲油(Applying lipstick, nail polish) 10e4 喷雾(Spraying aerosols) 粘合 (Tack) 键合(Press Bonding) 脱粘(Peeling) 自动脱粘(Auto-debonding) 粘合过程
F:施力
常用材料(一般材料)的行为描述
t应力 : F/A g粘弹性体 - 部分回復˙部份变形 应变 : Dx/H Dx:移动距离 ˙ F:施力 A:施力面積 g应变率 : dg/dt = V/H H:高度 G模量 H粘度 : t/g － 部分回复 : t/˙g － 部分变形
如何描述其行為...
tand
低 高
温度 频率
高 低
时间和温度的影响可互换
Steady Log G’, G” Log G(t) G(t)
Dynamic Log G’, G” G’ G”
Temperature
Dynamic G’
流变学在化工工艺中的应用分析
流变学在化工工艺中的应用分析流变学是研究物质在应力作用下变形和流动规律的科学。
在化工工艺中，流变学的应用非常广泛。
本文将从流变学的基本概念和原理开始，分析流变学在化工工艺中的应用，包括污泥处理、涂料涂层、塑料加工等方面。
首先，流变学在污泥处理中的应用十分重要。
污泥是生活污水和工业废水处理过程中产生的一种含有水分的浓稠物质。
由于污泥中含有许多固体颗粒，因此对于污泥的流动性和黏稠度的了解是非常重要的。
通过流变学的测量和分析，我们可以确定污泥的黏度、剪切应力和剪切速率之间的关系。
这可以帮助工程师们选择适当的污泥挤压设备、搅拌设备和输送设备，以保证污泥的稳定处理和高效率运输。
其次，流变学在涂料涂层工艺中的应用也非常广泛。
涂料是一种常用的表面保护材料，广泛应用于建筑、汽车、航空等各个领域。
在涂料的制备和施工过程中，了解涂料的流变性能对于保证涂装质量和施工效率至关重要。
通过流变学的研究，可以测定涂料的粘度、流动性和过渡温度等参数，并且确定涂料的流变类型（如牛顿流体、剪切稀化流体等）。
这些参数的掌握可以帮助工程师们优化涂料的配方和调整施工工艺，使得涂料在施工过程中具有适当的流动性和涂层厚度，从而获得高质量的涂装效果。
此外，流变学在塑料加工中也起着重要的作用。
塑料是一种流变性能非常复杂的材料，在加工过程中经历了熔融、塑化、流动、冷却等多个阶段。
流变学可以帮助工程师们了解塑料的熔融流动性、热稳定性和流动性等特性。
通过对塑料的流变性能的研究，可以优化塑料加工工艺流程，选择适当的模具和机器设备，并且有效地预测塑料制品的变形和缺陷。
此外，流变学还广泛应用于化工反应器的设计和优化。
在化学反应过程中，了解反应物料在反应器中的流动规律和变形规律非常重要。
通过流变学的研究，可以测定反应物料的粘度、黏度和剪切应力等参数，并根据这些参数优化反应器的结构和操作条件，提高反应效率和产物质量。
总结起来，流变学在化工工艺中的应用非常广泛，并且对于保证工艺的高效性、质量和安全性至关重要。
化妆品中的流变学 Estee Lauder, Nov 17, 2008
干酪、巧克力浆、肥皂、 纸浆、泥浆、绝大部分的 油墨, 油漆,某些化妆品都是 塑性流动的典型流体。
非牛顿流体-胀性 (non-Newtonian - Dilatant fluid )
胀性流体表现为粘度随剪切率升高而增大
Performance of the Dilatant fluid material which exhibits an increase in viscosity as shear rate increases
化妆品中的流变学
Rheology in Cosmetics
LIN GANG Estée Lauder Companies Innovation Institute (China)
一、流变学介绍 定义I Rheology introduction I
牛顿将粘度定义为所加应力与流动梯度的比例。
Moveable Plate
c
a c
c. 胀性流体, n>1； d. 塑性流体
μ为表观粘度， 非牛顿流体的μ 与速度梯度有关
du/dy
0 ( )
du n dy
n=1, г0=0牛顿流体
n1，非牛顿流体
一、流变学介绍 定义III Rheology introduction II
牛顿型流体(Newtonian fluid)
Yield Strain Strain
一、流变学介绍 定义III Rheology introduction II
牛顿流体
粘性流体 无屈服应力 有屈服应力 触变性流体 与时间有关 粘弹性流体 d. a. 牛顿流体，n=1；
流/震凝性(负触变性)流体
与时间无关
非牛顿流体
τ τ0
流变学应用
周持兴，现任上海交通大
学高分子科学与工程系教授、 博士生导师、聚合物加工研究 室负责人、上海交通大学流变 学研究所所长，兼任中国力学 会中国化学会流变学专业委员 会委员、中国机械工程学会材
流变学简介
• 流变学是介于力学、化学和工程学之间的 交叉、边缘学科,其应用范围十分广泛,随着 工业的发展和技术的进步又促进了这一新 科学的综合发展,而进一步形成各个边缘科 学的流变学,如聚合物流变学就是流变学在 聚合物加工中的应用而发展起来的。聚合 物流变 学是适应高分子材料的发展而逐渐 形成的,在聚合物的合成阶段,流变学与化学 结合在一起;而后续的所有阶段中,则与聚合 物加工与应用相结合。
谢谢
剂、配方设计以及设备结构提出恰当的要
流变学在注塑成型加工中的应用
• 流变学在注塑成型加工中的应用发展成为 注塑流 变学,它是聚合物熔体流变学和塑料 加工流变学的重要组成部份。具体来讲,它 在注塑成型加工中的应用主要有以下几种 形式。
注射喷嘴中的熔体流动分析
• 喷嘴是注塑机的料筒和注塑模的浇注系统 的连接件。聚合物熔体在喷嘴中的流动行 为对整个注塑过程有相当大的影响。这种 影响主要是考虑温度对聚合物熔体粘度的 影响,这主要是粘性发热的确定问题。这是 由于粘度对温度有很大的依赖性,而聚合物 熔体在喷嘴中的流动常常会产生相当大的 粘性热,为了分析熔体的流动行为,必须考虑 粘性发热。利用流变学的绝热流动模型可 以解决这个问题。
发现，使用古典弹性理论、塑性理论和牛 顿 流体理论已经不能说明这些材料的复杂 性 ，因为 这些材料都具有时间效应，于是 就产生了流变学 的思想。此后，流变学逐
我国流变学的发展历史
• 我国流变学研究起步很晚，在2 0 世纪6 0 年 代 才开始有自发研究者。随着我国材料科 学和工程 技术的不断发展，经常会遇到形 形色色的非牛顿 流体，从而促使了对它的 研究。1 9 7 8 年在北京制 定全国力学规划 时指出，流变学是必须重视和加 强的薄弱 领域。之后，在各地纷纷成立流变学的 专 门研究机构。随着国内流变学研究的广泛 开 展，在1 9 8 5 年成立了我国流变学专业 委员会。同时，我国在国际同行领域的影 响也越来越大，于 1 9 8 8 年成为国际流变
聚合物流变学研究意义
聚合物流变学研究意义聚合物流变学是研究聚合物在外力作用下的流变特性的学科。
聚合物是一类大分子化合物，具有高分子量、高分子链的柔韧性和长期的耐久性等特点。
聚合物在外力作用下会产生不同的变形和流动行为，而聚合物流变学正是研究这些变形和流动行为的学科。
聚合物流变学的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 工程应用：聚合物流变学的研究可以为聚合物工程应用提供重要的理论基础。
比如，聚合物在塑料加工中的流动行为和变形特性对于塑料工程的设计和制造至关重要。
另外，在航空、汽车、电子等领域，聚合物的流变特性也对产品的性能和可靠性有着重要的影响。
2. 医学应用：聚合物在生物医学领域中有着广泛的应用，比如注射用聚合物、生物材料、组织工程等。
聚合物流变学的研究可以为这些应用提供重要的理论支持和技术指导。
3. 环境保护：聚合物在环境领域中也有着重要的应用，比如塑料袋、塑料瓶等。
聚合物流变学的研究可以为这些应用提供技术支持，使其更加环保和可持续。
聚合物流变学的研究主要涉及到以下几个方面：1. 本构关系：聚合物的流变特性与其分子结构有关，通过研究聚合物的分子结构和流变行为，可以建立聚合物的本构模型，从而预测其力学性能。
2. 流变行为：聚合物的流变行为包括弹性、塑性、粘弹性等，通过研究聚合物的流变行为，可以了解其在复杂工况下的行为规律，从而为工程应用提供理论指导。
3. 流变测试：聚合物的流变测试是研究聚合物流变行为的重要手段，包括剪切测试、拉伸测试、压缩测试等。
通过流变测试，可以获得聚合物的粘度、弹性模量、屈服点等流变参数，为聚合物工程应用提供重要的数据支持。
聚合物流变学的研究对于聚合物工程应用、生物医学、环境保护等领域都具有重要的意义。
在未来，随着聚合物材料的广泛应用，聚合物流变学的研究也将变得越来越重要。
流变学在科学研究中的应用
流变学在科学研究中的应用流变学是一门研究物质在受力下流动和变形规律的学科，它可以用来研究各种物质的流动性质和变形行为。
流变学的应用非常广泛，在工程领域、医学领域、食品加工和制造业等多个领域都有重要的应用。
本文将围绕流变学在科学研究中的应用展开讨论。
一、生物领域在生物领域中，流变学被广泛应用于生物材料的研究和诊断。
例如，血液的流变学研究可以用于诊断心血管疾病、贫血等疾病。
此外，流变学还可以用于研究生物材料的黏弹性质、细胞的变形行为和中药的流变学性质等。
二、食品领域在食品领域中，流变学是非常重要的一门学科。
食品制造和加工过程中，往往需要对材料的流变性质进行研究和控制，以调节产品的质量和口感。
例如，流变学可以用于研究奶制品、面包和巧克力等材料的流变规律和变形行为。
三、材料领域流变学在材料领域中也有着重要的应用。
材料的流动和变形特性是材料工程设计和制造的重要参数，因此，材料的流变学研究对产品开发和制造非常重要。
例如，流变学可以用来研究高分子材料、金属材料和陶瓷材料的流变性质。
四、环境领域流变学在环境领域中也有着应用价值。
例如，在土壤科学和环境科学领域中，研究材料的流动和变形特性对于实现地下水资源的保护和管理非常重要。
在石油勘探和采掘领域中，流变学也是一个重要的研究方向。
五、其他领域除了以上领域，流变学还可以应用于纳米科技、医学影像学和涂料工程等多个领域。
在纳米科技中，流变学可以用来研究纳米材料的流变规律；在医学影像学中，流变学可以用来对人体器官的流体力学行为进行研究；在涂料工程领域中，流变学可以用来控制涂料的流动性质和涂布特性等。
结论总之，流变学在科学研究中有着广泛的应用，其中包括生物领域、食品领域、材料领域、环境领域、纳米科技、医学影像学和涂料工程等多个领域。
随着科学技术的不断进步和发展，流变学的应用范围还将不断扩大和深入。
生物流变学基础及其应用
生物流变学基础及其应用生物流变学是指研究生物体内生物物质（如血液、细胞、组织）在流体力学作用下的变形、变异、变流等物理化学现象及其相关生理、病理、生物化学、分子生物学机制的科学，它是生物医学工程的前沿领域之一。
生物流变学的基础知识包括血液流变学、生物材料流变学和组织流变学等方面的知识。
血液流变学主要研究与血液流动有关的物理、化学和生物学特性，包括血流动力学、血液黏稠度、血流阻力、血细胞变形性、红细胞沉降率等。
生物材料流变学主要研究人工材料在人体内的应用，包括生物材料的性能和生物相容性等问题。
组织流变学主要研究生物组织的流变学特性，包括软组织的变形、刚性组织的变形等。
生物流变学在多个方面有着广泛的应用，下面分别就其在医疗领域、食品工业、环境科学等方面的应用作简要介绍。
1. 医疗领域：生物流变学在医疗领域中应用最为广泛。
例如，对于心血管疾病的诊断和治疗中，心肌和血管组织的流变性质起着关键的作用。
此外，血液流变学研究也被广泛应用于血液疾病和感染疾病的治疗中。
在肿瘤学领域中，生物流变学还可以帮助发现癌症细胞与普通细胞的差异，并通过监测肿瘤细胞的流变学特性来指导肿瘤治疗方案。
2. 食品工业：生物流变学作为一种分析方法，在食品工业中也有着重要的应用。
例如，它可以对食品的成分和结构进行分析，从而改善食品的品质和口感。
此外，生物流变学可以用于酿造、烘焙和制作奶制品等工艺的优化，帮助食品生产企业提高生产效率和产品质量。
3. 环境科学：生物流变学在环境科学中主要应用于测量和预测土壤、水体和大气污染情况。
在土壤领域中，它可以帮助确定土壤的物理、化学和生物性质，包括土壤含水量、肥力、微生物数量等。
在水体领域中，生物流变学可以用于测量水体的流变特性、水体中的悬浮颗粒浓度等，以研究水质污染问题。
在大气领域中，生物流变学可以帮助检测颗粒物在大气中的输送和沉降过程，以及对空气质量的影响。
总之，生物流变学在涵盖医学、食品、环境科学等多个领域中都有着广泛的应用前景。
流体的流变学和流变性
流体的流变学和流变性流体的流变学是研究流体在外力作用下变形和流动行为的科学。
流变性描述了流体在受力时的响应特性，其对于工程学、材料科学、地质学和生物学等领域具有重要意义。
本文将介绍流体的流变学基础知识、流变性的分类与特征，以及流变学在不同领域的应用。
一、流体的流变学基础知识流体的流变学基础知识包括黏度、剪切应力、剪切速率等概念。
黏度是衡量流体内部黏滞阻力大小的物理量，它描述了流体的黏稠程度。
通常用希氏粘度（Pa·s）或毫希氏粘度（mPa·s）来表示。
剪切应力是指单位面积上的切应力，即流体在受力作用下沿垂直于受力方向发生的变形力。
用帕斯卡（Pa）来表示。
剪切速率是指流体内各层之间相对运动的速率，它是剪切应力引起的流体变形速率。
通常用秒的倒数（s-1）来表示。
二、流变性的分类与特征根据流体的流变性质，流体可以分为牛顿流体和非牛顿流体。
牛顿流体是指其黏度对剪切应力的变化不敏感，黏度保持不变。
一般来说，水、气体等低粘度液体都是牛顿流体。
非牛顿流体则是指其黏度随剪切应力的变化而变化。
非牛顿流体的流变性质较为复杂，主要分为塑性流体、剪切稀化流体和剪切增稠流体等。
塑性流体是指在一定的剪切应力下才会发生塑性变形的流体，如面膜、牙膏等。
剪切稀化流体是指其黏度随剪切应力的增加而减小的流体，如可可粉、淀粉水等。
剪切增稠流体则是指其黏度随剪切应力的增加而增大的流体，如颜料、油漆等。
非牛顿流体常常表现出流变学特征，如屈服应力、流变模量、渗透率等。
这些特征能够帮助我们理解流体在不同应力下的行为，并且对于流体的使用和加工具有重要的指导作用。
三、流变学在不同领域的应用1. 工程学领域：流变学在工程学中的应用十分广泛。
例如，在涂料工业中，对涂料黏度和流动性的研究可以优化工艺流程和涂料性能。
再如在食品工业中，流变学可以帮助研究食品的质地、流动性和纹理，为新产品的开发提供指导。
2. 材料科学领域：流变学对材料的研究和评价也具有重要意义。
简述流变学在药剂学中的应用
简述流变学在药剂学中的应用
流变学在药剂学中的应用主要体现在以下几个方面：
1. 剂型设计：流变学理论被用来评价混悬剂、乳剂、半固体制剂等剂型的设计和处方组成。
例如，制备医疗和化妆品用的雪花膏、糊剂、洗涤剂等时，需要调整适当的稠度和润滑性，使其制剂达到良好的重现性。
2. 药物释放：流变学在药物制剂的释放过程中也起到了关键的作用。
例如，对于一些需要局部治疗的药物，如何设计一种能在特定部位持续释放药物的制剂是非常重要的。
流变学理论可以用来理解和控制药物的释放过程。
3. 制剂的质量控制：通过测量制剂的流变性质，如黏性、弹性、硬度、粘弹性、屈服性等，可以评估其物理稳定性、可挤出性等关键质量指标，从而进行质量控制。
4. 设备选择：在制备不同剂型的制剂时，需要根据制剂的流变性质选择合适的设备。
若设备选择不当，可能无法得到满意的效果。
5. 表面活性剂的优化选择：表面活性剂是许多药剂的重要组成部分，其流变学性质与药剂的稳定性、释放性能等密切相关。
因此，流变学也被用于优化选择表面活性剂。
总的来说，流变学在药剂学中的应用广泛而重要，主要涉及制剂的设计、制备、质量控制以及药物释放等多个方面。
流变学在热熔压敏胶的应用
流变学在热熔压敏胶的应用流变学是研究物质在外力作用下的变形和流动规律的科学，广泛应用于各个领域。
本文将以热熔压敏胶为例，探讨流变学在该材料中的应用。
热熔压敏胶是一种特殊的粘合剂，其主要成分为高聚物和胶黏剂，能够在加热后变成液态，然后在冷却后恢复成固态。
热熔压敏胶的应用广泛，包括电子、汽车、医疗等领域。
在这些应用中，流变学起到了重要的作用。
流变学可以帮助研究热熔压敏胶的流变性质。
通过测量材料在不同温度和剪切速率下的应力-应变关系，可以获得材料的流变学参数，如黏度、流变指数等。
这些参数可以用于评估热熔压敏胶的粘度和流动性，进而指导材料的加工和应用过程。
流变学可以用于研究热熔压敏胶的流变行为。
由于热熔压敏胶在加热后变成液态，因此其流变行为可能会受到温度的影响。
通过流变学测试，可以研究热熔压敏胶在不同温度下的流变特性，如粘度的变化、流动性的变化等。
这些研究结果可以为热熔压敏胶的加工和应用提供基础数据和参考依据。
流变学还可以用于研究热熔压敏胶的变形行为。
热熔压敏胶在加热后变成液态，可以通过外力施加变形，然后在冷却后恢复成固态。
通过流变学测试，可以研究热熔压敏胶在不同变形条件下的变形行为，如应力的变化、变形速率的变化等。
这些研究结果可以为热熔压敏胶的设计和应用提供参考，优化其性能和可靠性。
流变学还可以用于研究热熔压敏胶的粘附性能。
热熔压敏胶常用于粘合材料，其粘附性能对于材料的可靠性和稳定性至关重要。
通过流变学测试，可以研究热熔压敏胶在不同粘附条件下的粘附特性，如粘附力的变化、粘附面积的变化等。
这些研究结果可以为热熔压敏胶的应用提供指导，提高其粘附性能和使用寿命。
流变学在热熔压敏胶的应用中起到了重要的作用。
通过研究热熔压敏胶的流变性质、流变行为、变形行为和粘附性能，可以为其加工和应用提供基础数据和参考依据，优化其性能和可靠性。
随着科学技术的不断进步，流变学在热熔压敏胶领域的应用将会得到进一步拓展和深化，为相关领域的发展和进步做出更大的贡献。
混凝土流变学的原理及应用
混凝土流变学的原理及应用一、引言混凝土是一种人造材料，广泛应用于各种建筑结构中。
混凝土的性能直接影响到结构的安全和耐久性。
混凝土流变学是研究混凝土材料的变形和流动特性的学科，对于混凝土的设计、施工和维护具有重要的理论和实际意义。
本文将介绍混凝土流变学的原理和应用。
二、混凝土的流变特性1.混凝土的流变性质混凝土是一种非牛顿流体，其流变性质受到多种因素的影响，如水灰比、混凝土配合比、骨料种类和粒径分布、外加剂等。
混凝土的流变性质可以分为弹性、黏弹性和塑性三种基本类型。
2.混凝土的应力应变关系混凝土的应力应变关系是混凝土流变学的重要内容之一。
混凝土的应力应变关系可以用应力应变曲线来表示。
在低应力水平下，混凝土的应力应变关系为线性弹性，当应力增加到一定水平时，混凝土就会发生非线性变形，此时混凝土呈现黏弹性和塑性变形。
3.混凝土的粘滞特性混凝土的粘滞特性是指混凝土在剪切过程中表现出的黏滞性和塑性。
混凝土的黏滞性是由于水泥砂浆中的水分和胶体颗粒之间的粘附力引起的。
混凝土的塑性则是由于混凝土中的骨料和水泥砂浆之间的摩擦力和弹性变形引起的。
三、混凝土流变学的应用1.混凝土的设计混凝土流变学可以为混凝土的设计提供有关材料的流变性质的信息。
通过对混凝土的流变特性的研究，可以确定混凝土的最佳水灰比和配合比，从而提高混凝土的强度和耐久性。
2.混凝土的施工混凝土流变学可以为混凝土的施工提供有关材料的流变性质的信息。
通过对混凝土的流变特性的研究，可以确定混凝土的流动性和坍落度，从而优化混凝土的施工性能和工艺。
3.混凝土的维护混凝土流变学可以为混凝土的维护提供有关材料的流变性质的信息。
通过对混凝土的流变特性的研究，可以确定混凝土的变形和裂缝的形成机理，从而制定合理的维护计划和措施。
四、混凝土流变学的研究方法1.试验方法混凝土流变学的研究方法主要是通过试验来获得混凝土的流变性质。
目前常用的试验方法包括压缩试验、拉伸试验、弯曲试验、剪切试验、压缩拉伸试验、旋转剪切试验等。
简述流变学在药剂学中的应用
简述流变学在药剂学中的应用
流变学是一门研究物质在变形或流动过程中应力和应变关系的科学，它在药剂学中的应用主要体现在以下几个方面：
1. 药物传递系统设计：通过考虑药物的粘弹性质和溶剂化状态，可以优化药物传递系统的设计和性能。
例如，缓释制剂可以通过控制材料的弹性、黏性和应力敏感性来实现；乳剂型液体制剂可以提高药物的溶解度和稳定性，减少药物的挥发和分解。
2. 固体剂型制备工艺的改进：通过对现有剂型的流变性进行研究，可以优化生产过程并提高产品质量。
例如，颗粒剂的生产中可以使用流变技术来改善物料混合和压制过程中的流动性。
3. 生物材料的研究与开发：流变学在生物医用材料如人工关节、植入物等领域的应用也越来越广泛。
这些材料需要具有良好的生物相容性、力学性能和组织适应性等特性，而通过流变学的研究可以为这些材料的开发和优化提供重要的理论指导。
4. 口服固体制剂的研究：流变学可以帮助我们理解口服固体制剂在胃内如何变形以实现最佳释放效果，从而为新型口服给药系统的研发提供理论基础。
5. 在凝胶滴丸方面的应用：对于一些易氧化的药物或者对光不稳定的药物，通过选择合适的基质和成型工艺将药物包裹于基质中制成肠溶包衣或缓控释制剂可保护药物不受破坏并能发挥其最大疗效。
利用流变学原理制成的凝胶软材可作为基质使用，制得的滴丸具有优良的稳定性和释药性能。
总的来说，流变学在药剂学中的应用有助于解决传统制剂设计中存在的问题，并为新剂型的研发提供了新的思路和方法。
流变学在食品和饮料中的应用
流变学在食品和饮料中的应用
流变学是一种研究物体变形，力学性能和流变行为的科学，它可以允许工程师和科学家分
析材料的可靠性，耐用性和可靠性。
因此，流变学广泛应用于食品和饮料的制造过程。
流变学在食品和饮料行业无处不在，从材料注射成型和封装，到工艺包装和产品加工工艺，都会对流变性能产生重要的影响。
例如，焙烤食品的控制低温冷凝，颗粒物的流动性和混
合性，膨化食品的适宜处理温度，以及液体食品的流动性都受到流变学影响。
流变学也可以应用于包装过程中瓶罐封闭，液体灌装压力控制，以及铝箔封装等。
使用流变仪器能够测试塑料片或料板，评估包装材料的拉伸，压缩，粘度和剪切特性。
此外，精确测量食品中蛋白质，糖分和水分的流变属性，以及饮料中混合物的流变行为，以便确保
它们被正确加工。
为了符合食品行业的质量要求，流变学可以帮助分析和优化设备的运行情况，以及与它们相关的材料的特性。
将流变学与其他分析仪器配合使用可以监测和预测食品质量变化，使
食品企业更加健康、更加节能，以满足全球市场的需求。
因此，流变学在食品和饮料行业扮演着重要的角色，无论是提高质量，降低成本，延长产
品寿命，还是符合不断变化的世界质量标准，都可以帮助食品行业实现这些目标。
生活中的流变学
流体是气体和液体的总称。
在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体。
所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。
地球流体力学大气和水是最常见的两种流体。
大气包围着整个地球，地球表面的百分之七十是水面。
大气运动、海水运动（包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等）乃至地球深处熔浆的流动都是流体力学的研究内容，属于地球流体力学范围。
水动力学水在管道、渠道、江河中的运动从古至今都是研究的对象。
人们还利用水作功，如古老的水碓和近代高度发展的水轮机。
船舶一直是人们的交通运输工具，船舶在水中运动时所遇到的各种阻力，船舶稳定性以及船体和推进器在水中引起的空化现象，一直是船舶水动力学的研究课题。
这些研究有关水的运动规律的分支学科称为水动力学。
气动力学20世纪初世界上第一架飞机出现以来，飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。
20世纪50年代开始的航天飞行使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。
航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相连的。
这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。
渗流力学石油和天然气的开采，地下水的开发利用，要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动，这是流体力学分支之一渗流力学研究的主要对象。
渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治，化工中的浓缩、分离和多孔过滤，燃烧室的冷却等技术问题。
物理-化学流体动力学燃烧煤、石油、天然气等，可以得到热能来推动机械或作其他用途。
燃烧离不开气体。
这是有化学反应和热能变化的流体力学问题，是物理-化学流体动力学的内容之一。
爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程，涉及气体动力学，从而形成了爆炸力学。
多相流体力学沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工流态化床中气体催化剂的运动等都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题。
这类问题是多相流体力学研究的范围。
等离子体动力学和电磁流体力学等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。
流变学基础及应用
II. Physica MCR300流变仪简介
III. Physica MCR300流变仪应用演示
I. 流变学基础
1 流变学及其发
展历史
➢ 什么是流变学？
• 流变学：研究物质流动和变形的科学
• Rheology = the science of deformation and flow of matter (Society Of Rheology, SOR)
DIN 53015 ISO 12058
thermometer
HAAKE
GENEQ
measuring tube including the ball
stand jacket,
for temp. control
➢ 落杆粘度计
weight
Falling-Rod Viscometers
printing ink
希腊语: rheos = to flow，流动
流动行为
变形行为
➢ 流变学的发展历史
• 古代 “万物皆流”
• 1676 虎克定律：弹性固体（形变与受力成正比） • 1687 牛顿定律：粘性液体（流动阻力与流动速度成正比）
• 1905 爱因斯坦：悬浮液粘度方程（h = hs(1+2.5f)）
• 1920 宾汉（Bingham）提出“流变学”概念 • 1945 首台旋转粘度计面世（Brookfield）
➢ 流杯
Flow Cups
measurement of the flow time
determination of the kinematic viscosity
流变学在药剂学中的应用
静止状态下所产生的切变应 力，若只考虑悬浮粒子的沉 降，因其存在的力很小，故 可忽略不计
牛顿流体性质的甘油 粘性 作为悬浮粒子的助悬剂较为理 想。 从容器中到出、皮肤表面涂膜 时其粘度较高, 稠度较大，且 吸湿性高，所以不经稀释则无 法使用。
触变性物质 凝胶 静置，振摇 液状
皂土、羧甲基纤维素钠、皂土 和羧甲基纤维素钠混合物的稠 度曲线（con-sistency curve）：皂土具有非常显著 的滞后曲线，且在装入膨润土 样品的C的混合分散液曲线，则表 现出假塑性流动和触变性双重 性质。因此，可以通过调节分 散液的混合比例，制成理想的
混悬剂的基质。
（二）流变学在乳剂中的应用
使用和制备条件下乳剂的特性是否适宜，主要由制剂的 流动性而定。 皮肤科用的制剂或化妆品 须调节和控制好伸展性。 皮肤注射用乳剂易通过注射用针头，易从容器中倒出 、使乳剂的特性适合于工业化生产工艺的需要，掌握制剂 处方对乳剂流动性的影响非常重要。 乳剂中除了被稀释成很稀的溶液以外，大部分乳剂主要 表现为非牛顿流动。因此，对其数据的处理或不同系统以 及各制剂间的定量比较非常困难。
流变学在药剂学中的应用流变学在药学中应用液体半固体固体制备工艺混合皮肤表面上制剂的压片或填充胶囊时装量的生产能力铺展性和粘附性粉体的流动由剪切引起的从瓶或管状容器中粉末状或颗粒状操作效率的提高分散系粒子的粉碎制剂的挤出固体充填性容器中的液体与液体能够混合的的流出和流入固体量通过管道输送从基质中药物的释放液体的制剂过程分散体系的物理稳定性一药物制剂的流变性质与流变特性有关的制剂性质
温度对软膏基质稠度 的影响，可利用经过改 进的旋转粘度计进行测 定，并对其现象加以解 释。 右图 温度对两种基 质的塑性流动影响是一 样的，且降伏点的温度 变化曲线也表现为同样 的性质。
流变学结构
流变学结构：深入探究物质的变形行为流变学是研究物质变形行为的一门学科，它涉及到许多领域，如化学、物理、材料学等。
在工业生产、医疗保健、环境保护等方面都有着广泛的应用。
本文将介绍流变学的基本概念、流变学的应用以及流变学未来的发展方向。
一、流变学基本概念1. 变形变形是物质在外力作用下的形状和尺寸的改变。
物质的变形可分为弹性变形和塑性变形两种。
弹性变形是指物质在外力作用下发生瞬间的形状和尺寸的改变，当外力消失后，物质会恢复原来的形状和尺寸。
塑性变形是指物质在外力作用下发生形状和尺寸的改变，当外力消失后，物质不会恢复原来的形状和尺寸。
2. 流变流变是指物质在外力作用下发生塑性变形的过程。
物质的流变行为与物质的结构有关，不同的物质结构会导致不同的流变行为。
3. 流变学流变学是研究物质在外力作用下的变形行为的学科。
它涉及到物质的结构、物质的流变行为、流变仪器的设计和使用等方面。
二、流变学的应用1. 工业生产流变学在工业生产中有着广泛的应用。
例如，在塑料生产中，流变学可以帮助生产商确定塑料的流变性能，从而确定塑料的加工条件。
在涂料生产中，流变学可以帮助生产商确定涂料的流变性能，从而确定涂料的涂覆条件。
2. 医疗保健流变学在医疗保健中也有着重要的应用。
例如，在药物制剂中，流变学可以帮助制药商确定药物的流变性能，从而确定药物的制剂条件。
在人体内，血液的流变性能对于人体健康也具有重要的影响。
3. 环境保护流变学在环境保护中也有着重要的应用。
例如，在土壤污染治理中，流变学可以帮助治理者确定土壤的流变性能，从而确定土壤的处理条件。
在废水处理中，流变学可以帮助处理者确定废水的流变性能，从而确定废水的处理条件。
三、流变学未来的发展方向1. 流变学的理论研究流变学的理论研究是流变学未来的重要发展方向。
随着科技的不断进步，新的流变现象不断出现，流变学理论需要不断更新和完善。
2. 流变学的应用研究流变学的应用研究也是流变学未来的重要发展方向。
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流变学在注塑成型加工中的应用
• 流变学在注塑成型加工中的应用发展成为 注塑流 变学,它是聚合物熔体流变学和塑料 加工流变学的重要组成部份。具体来讲,它 在注塑成型加工中的应用主要有以下几种 形式。
注射喷嘴中的熔体流动分析
• 喷嘴是注塑机的料筒和注塑模的浇注系统 的连接件。聚合物熔体在喷嘴中的流动行 为对整个注塑过程有相当大的影响。这种 影响主要是考虑温度对聚合物熔体粘度的 影响,这主要是粘性发热的确定问题。这是 由于粘度对温度有很大的依赖性,而聚合物 熔体在喷嘴中的流动常常会产生相当大的 粘性热,为了分析熔体的流动行为,必须考虑 粘性发热。利用流变学的绝热流动模型可 以解决这个问题。
我国流变学的发展历史
• 我国流变学研究起步很晚，在2 0 世纪6 0 年代 才开 始有自发研究者。随着我国材料科学和工程 技术的 不断发展，经常会遇到形形色色的非牛顿 流体，从 而促使了对它的研究。1 9 7 8 年在北京制 定全国力 学规划时指出，流变学是必须重视和加 强的薄弱领 域。之后，在各地纷纷成立流变学的 专门研究机构。 随着国内流变学研究的广泛开 展，在1 9 8 5 年成立 了我国流变学专业委员会。同时，我国在国际同行 领域的影响也越来越大，于 1 9 8 8 年成为国际流变 学会成员国之一。流变学从 一开始就是作为一门实 验基础学科发展起来的， 随着实验原理、测试技术 和测试设备的发展以及电子计算机的应用 ，推动着 流变学的研究正朝着更加广泛、更加深入和更加快 速的方向发展。
注射喷嘴
注塑模浇注系统的设计
• 浇注系统不仅是用于连接注塑机和注塑模 实现充模,而且对制品的质量(如尺寸稳定、 内应力、缩孔、凹陷及力学强度等)有重大 的影响。因此根据塑料熔体的流变行为,选 择浇口位置与数量,确定最佳浇注系统尺寸 显得很有意义
注塑模浇注系统
注塑模流动分析
• 充模决定成型速率和制品性能,是注塑过程中 最重要的阶段。而塑料熔体在型腔中的运动极 其复杂,为了缩短生产周期,降低成本,提高制品 质量,近年来,将流变学基本方程应用于注塑成 型的流动过程,通过适当简化,从而实现计算机 充模流动模拟,为模具设计与注塑工艺优化提 供定量依据。这主要是利用流变学的基本方程 (连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程、 流变本构方程)进行熔体流动分析,然后建立数 学模型,最后实现数值分析。
பைடு நூலகம்
拉伸流变的无螺杆朔化技术
• 根据流变学可以进行注射喷嘴中的熔体流动 分析,解决粘性发热的问题。 • 应用流变学可以进行浇注系统的设计,可使熔 体在浇道中的运动接近等温流动,可以避免经 验设计的不足。 • 根据流变学的基本原理,结合恰当的数值方法, 可以实现充模流动分析。 • 从流变学的角度可以实现注塑制品内应力分析, 找出影响制品内应力的各种因素及其内在联系。
流体流变学研究的现状分析
• 流体流变学包括非牛顿流体力学、血液流 变 学、各种高聚物熔体和溶液、石油流变 学、食品 流变学和化工流变学等。经过半 个多世纪的研究 和应用，这些领域在不断 发展完善，促进了相关 行业的发展，同时 在发展过程中还有许多复杂课 题有待解决。
注塑制品内应力分析
• 注塑成型的制品或大或小都存在一定的非均匀 分 布的内应力,影响制品的正常使用。 • 应力的存在常使制品在使用与贮存的过程中发 生翘曲、扭曲变形或者开裂,因此弄清注射制 品产生内应力的原因,找出影响制品内应力的 各种因素及其内在联系,采取有效对策予以避 免或将其控制在最小范围内,对注塑制品的成 型加工与使用具有重要的实际意义。从高聚物 流变学的角度,深入分析引起注射制品内应力 的各种因素及其内在联系,可解决这个问题。
周持兴，现任上海交通大学高分子科学与工程系教授、博士生 导师、聚合物加工研究室负责人、上海交通大学流变学研究所所长， 兼任中国力学会中国化学会流变学专业委员会委员、中国机械工程 学会材料分会高分子专业委员会委员、中国资源综合利用协会木塑 复合材料专家委员会委员、“功能高分子学报”编委等职。
流变学简介
• 在高分子材料中,塑料约占70%,而塑料加工方 法却有30多种,但大多数的加工方法都以熔体 加工为基础。即先将固态塑料加热、熔化、混 合、输送、赋形,再经固化得到所需的制品。 材料所经受的加热和变形历程将影响塑料微观 结构,因而影响制品的最终性能。可见,塑料的 流变特性在塑料加工中起着决定性的作用,如 果不弄清塑料熔体的流动和变形,就不容易对 所用聚合物和填加剂、配方设计以及设备结构 提出恰当的要求,因而不能迅速提高制品质量 和改进工艺。
流变学的应用
流变学的应用
流变学是研究材料在应力、应变、 温度、湿 度、辐射等条件下与时间 因素有关的变形和流动 规律的学科， 它的主要研究对象是非牛顿流体。
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流变学是一门研究方法的科学，它是介于 物理、化学、力学、医学、生物和工程技术之 间的一门 边缘交叉学科。据不完全统计，由 它所衍生的分 支学科有2 0 多个。流变学出现 在2 0 世纪2 0年代，学者们在研究一些工业材 料、地质材料和生物材 料中发现，使用古典 弹性理论、塑性理论和牛顿 流体理论已经不 能说明这些材料的复杂性 ，因为 这些材料都 具有时间效应，于是就产生了流变学 的思想。 此后，流变学逐渐为世界各国所承认并 得到 发展。
• 流变学是介于力学、化学和工程学之间的 交叉、边缘学科,其应用范围十分广泛,随着 工业的发展和技术的进步又促进了这一新 科学的综合发展,而进一步形成各个边缘科 学的流变学,如聚合物流变学就是流变学在 聚合物加工中的应用而发展起来的。聚合 物流变 学是适应高分子材料的发展而逐渐 形成的,在聚合物的合成阶段,流变学与化学 结合在一起;而后续的所有阶段中,则与聚合 物加工与应用相结合。