万物皆流”这个哲学思想在古希腊时代便已产生。而“流变学”这个概念的提出距今还不足一百年,但基于“流变学”而生产出的产品早已流进我们生活的角角落落,大到刚交付试飞的C919,小到我们手中握住的手机,都离不开“流变学”的指引来进行变身。
可是,“流变”到底是什么?什么是物体“流变”时必然产生的剪切?而人们又是如何通过“粘度”来表征“流变”,指导高分子材料加工的呢?关注我们,让我们为您揭开“流变”的神秘面纱。
从字面上解读,“流变”即流动和变化,流变学就是一门研究材料流动及变形规律的科学。人们在描述事物的规律时,往往倾向于将描述量化,比如通过简单数学模型来定义材料的一些形变行为,通过更复杂的模型来描述流动行为,并通过模型来预测无法观察和测量到的材料成型过程 。
关于流变分析中的模型,我们可以从谈起“流变”,就永远无法绕开“剪切”说起。到底什么是剪切作用呢?生活中,我们激动得“搓”手时,两个手掌之间的摩擦就是剪切作用;再比如剪刀在剪开一张纸时,两个刀刃会使纸张局部产生相对速度,形成剪切。所以,当两个相互接触的便面出现速度差时,便形成剪切作用。
在高分子流体分析中,我们常常会假设一个理想的模型,来进行数学表达。比如,液体在一个圆孔毛细管(口模)中流动,贴近管壁处的液体流速最小,中心流速最大(可以想象一下河流中的水,岸边的流速慢,中间的流速快)。我们可以把下图中的流体横向切割成一层一层的薄片,那么层与层之间就会有速度差,出现“相对滑移”,像不像我们“搓手”的动作?这个层与层之间的相互作用,在宏观的表现上就是粘度。
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