流变学PPT课件

• 许多医学研究者对血液粘性、触变性及相关的各种疾
• 病等进行了大量的研究和实验，通过对血液粘度的测
• 量可以进行消化道疾病、糖尿病、高血压、老年痴呆、
• 冠心病、脑血栓等多种疾病的医学诊断和治疗方案的
• 确定
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（2）细胞流变学 • 细胞流变学是研究细胞流动和变形行为的一门学科，它来
源于宏观血液流变学的深入研究，并独立地发展起来。细 胞流变学是在细胞水平上研究血液的流变性，尤其是红细 胞的可变形性、聚集性和表面电荷，以及白细胞的流变性， 如白细胞的变形性、白细胞在微循环中的作用、白细胞与 内皮细胞的相互作用、白细胞的趋边与粘附特性、血小板 的流变与聚集性等，是生物流变学向微观方向深化过程中 在细胞层次上的具体展现
流变学的应用
谢培栋 曾仕林 林文 成鹏 李德财
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流变学（Rheology ）的定义
• 流变学是研究物质形变和流动的科学流变学是研究流动与 变形的科学 。对于粉末冶金、塑料、油漆、印刷油墨、 清洁剂、石油等行业的科技人员来说，拥有流变学知识是 十分必要的。从物质状态来说，流变学的研究对象包括固 体、流体和悬浮体。因此流变学又可分为固体流变学、流 体流变学和悬浮体流变学。在工业生产与日常生活中，对 流体流变学的研究远远超过固体
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时变性非牛顿流体
• 这类流体的粘度函数不仅与应变速率有关，而且与剪切持 续时间有关。大致分为2 类：
• 1) 触变性与震凝型流体。在一定的剪切变形速率下，触变 流体的粘度函数随时间减小，而震凝型流体则相反，表观 粘度随时间而增大，震凝性体系很少，实际遇到的触变性 体系较多，某些粘土悬浮液、陈胶、溶胶及高聚合物可表 现出触变性。
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• 近年来，不少学者考察了细胞(尤其是血细胞)的流变特性 和力学行为KRISTEN 等用粘弹性理论很好地说明了红细 胞的流动与变形；CITTERS 等研究发现纤维型肌动蛋白 和肌浆球蛋白在上皮细胞流变中的作用；LIU 等采用一个 新的三维模型成功模拟了红细胞的聚集；SEQUEIRA [sɪ'kwɒɪə]等通过由活体显微镜检查和流变测量得到的参 数建立的血液非牛顿剪切变稀模型来研究白细胞动力学。
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• 2) 粘弹性流体。这类流体兼具粘性和弹性，与粘性流体的 主要区别在于外力消除后产生部分应变回复。粘弹性流体 除粘度函数与剪切持续时间有关外，在剪切流动中还表现 出法向应力差效应。
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流变学应用
（1）血液流变学（hemorheology）
血液流变学，就是在宏观、微观与亚微观水平上研究血液的细胞成 分和血桨的变形与流动特性，以及与血液直接接触的血管结构的流变特 性，也就是从不同层次上研究血液与血管流变问题，是生命科学研究前 沿的一门学科。在许多疾病临床症状出现之前，就可以观察到血液流变 特性的改变，因此及时了解血液流变特性的变化，采取有效措施改善血 液流变特性，是预防和治疗疾病、防止疾病恶化的重要手段之一
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•
由于高分子量和液晶相序的有机结合，液晶高分子具有一些优异
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（3）液晶高分子流变学
•
液晶高分子是在一定条件下以液晶相态存在的高分子，
是一种各向异性的粘弹性非牛顿流体。著区别之一。
• 液晶高分子流体由于特殊的取向特性，具有与一般牛 顿流体不同的奇特的流变现象。SNIVELY 等用平面阵列红 外光谱观测了液晶在剪切应力作用下的定向运动，证实其 与理论预测结果一致；GRECOV[ˈɡrekəu]等用GENNES 模型对线性液晶高分子进行直接数值模拟，总结了结构比 例定律并绘制了流变结构图；
• —布朗运动（1826，英国植物学家，显微镜+水中花粉）
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• 对于非牛顿流体，也可类似于牛顿流体，把切应力和应变 速率之比定义为非牛顿流体的表观粘度或称粘度函数。根 据在简单剪切流中非牛顿流体的粘度函数是否和剪切持续 时间有关，可以把非牛顿流体分成两 类：非时变性非牛 顿流体和时变性非牛顿流体。
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流体及其分类
• 流体是液体和气体的总称。流体是由大量的、不断作热运 动而且无固定平衡位置的分子构成的，它的基本特征是没 有一定的形状和具有流动性。通常依据在一定的温度和一 定的剪切应力作用下流体所表现出的特性，把其划分为牛 顿流体与非牛顿流体两大类。这个特性就是粘度，粘度是 表示体系对流动阻力的一种性质，它可以理解为液体流动 时表现出的内摩擦。以下，我们仅研究非牛顿流体
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流变学和悬浮体流变学。流体流变学研究的对象是流体，包 括牛顿流体和非牛顿流体，而牛顿流体的流动与变形问题已 由牛顿流体力学解决，所以现代流变学的主要研究对象就是 非牛顿流体。根据非牛顿流体的不同类型，又有聚合物流变 学、生物流变学、食品流变学、润滑剂流变学、石油流变学 等各学科分支，此外还有与社会科学交叉的心理流变学。
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正常情况下，血液在外力 （血压）的作用下，在血管内 流动，并随着血管性状（管壁 情况和血管形状等）及血液成 分（粘度）的变化而变 化， 维持正常的血液循环。当血液 粘度变大时，血液流动性就变 差，也就最容易发生脑血栓性 疾病。反之，粘度较小，流动 性较好。
（生命在于运动）
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•
血液流变学的研究近年来有很大的进步与发展。
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• 非时变性非牛顿流体主要包括以下3 种： 1) 宾汉流体(或称塑性流体)。 它是只当剪切应力大于某一数值时才开始流动的流体，这时 体系并非全部发生形变，而是产生滑动，中间发生变化的部 分仍按原来的结构形式一起向前运动。当应力大于屈服值后， 其流动性跟牛顿流体完全一样。一些浓悬浮液，如糊状物、 软膏、面团、淤泥等，在适当条件下可表现出这种行为。
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• 2) 剪切稀化流体(也称伪塑性流体)。 这种流体没有屈服值，表观粘度随剪切速率增加而减小。这种 粘度随剪切速率增大而减小的现象称为剪切变稀现象，大多数 高分子溶液和乳状液具有明显的假塑性。
3) 剪切稠化流体(也称膨胀型流体)。 与假塑性流体相反，膨胀流体的表观粘度随切变速率增加而增 大，这种现象称为剪切增稠现象。一些浓稠悬浮体、蛋白质及 某些高分子溶液可表现出切力增稠现象.