موضوع مقاله: سیال غیرنیوتنی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سیال غیرنیوتنی | مقدمه: مانند: صابون‌های مایع و لوازم آرایشی، غذاهایی مانند کره، پنیر، مربا، کچاپ، مایونز، سوپ و ماست، مواد طبیعی مانند ماگما، گدازه، آدامس و عصارها مانند عصارهٔ وانیل، سیالات بیولوژیکی مانند خون، بزاق و مایع سینوویال (مایع مفصلی)، امولسیون مانند سس مایونز و برخی از انواع دیسیرسیون. | ## بخش 1: سیال غیرنیوتنی | در سیالات نیوتونی، رابطهٔ بین تغییرات تنش برشی و نرخ کرنش اعمال شده به صورت خطی است و ضریب ثابت تبدیل کنندهٔ این تناسب خطی به معادله، همان لزجت یا گرانروی است؛ ولی در سیالات غیر نیوتونی، دیگر اثری از رابطهٔ خطی میان تغییرات تنش برشی و نرخ کرنش اعمال شده نیست و در این طیف از سیالات، مدت زمان اعمال تنش نقش مهمی در تنش برشی حاصل شونده ایجاد می‌کند. در نتیجه در سیالات غیرنیوتونی ضریبی ثابت مانند لزجت برای توصیف وضعیت تنش برشی معنا ندارد. سیالات غیر نیوتونی به سه دسته مستقل از زمان وابسته به زمان و ویسکوالاستیک تقسیم می‌شوند. دسته‌بندی سیالات غیرنیوتونی به‌طور کلی سیالات غیرنیوتونی به دو دستهٔ وابسته به زمان اعمال نیرو و مستقل از زمان اعمال نیرو تقسیم می‌شوند. سیالات غیرنیوتونی وابسته به زمان اعمال نیرو: الف) سیالات رئوپکتیک ب) تیکسوتروپیک سیالاتی هستند که گرانروی آنها هنگام وارد شدن نیرو و تنش برشی در طول زمان تغییر می‌کند. سیالات غیرنیوتونی مستقل از زمان اعمال نیرو: الف) سیالات دیلاتانت ب) شبه‌پلاستیک‌ها ج) بینگهام گرانروی آنها مستقل از زمان اعمال تنش برشی می‌باشد و تنها به بزرگی نیرو و تنش برشی بستگی دارد. سیالات غیرنیوتونی وابسته به زمان الف) رئوپکتیک Rheopectic گرانروی آنها افزایشی است یعنی در طول زمان اعمال نیرو و تنش افزایش می‌یابد. یعنی در هنگام اعمال نیرو باید مدتی از زمان سپری شود تا اثرات آن مشخص شده و درنتیجهٔ تنش اعمالی سیال سفت شده و گرانروی آن زیاد شود. یک نکتهٔ مهم راجع به سیالات رئوپکتیک این است که در این مواد برای ثابت نگه داشتن نرخ کرنش با گذشت زمان، باید تنش برشی نیز افزایش یابد. درواقع به علت افزایش گرانروی درصورتی که تنش برشی نیز با گذشت زمان افزایش یابد، می‌توان نرخ کرنش را ثابت نگه داشت. | ## بخش 2: سیال غیرنیوتنی | نکتهٔ دیگر این است که در واقع برای این‌گونه سیالات مانند جامدات می‌توان یک حافظهٔ تنشی در نظر گرفت که مقدار گرانروی آنها در یک جریان و با گذشت زمان افزایش می‌یابد. مثال: جوهر پرینتر خامه:هنگامی که خامه را در مدت زمان مناسبی به هم می‌زنیم و به آن نیرو وارد می‌کنیم گرانروی آن افزایش می‌یابد. |385x385پیکسلنوع دوم از سیال‌های وابسته به زمان، سیال تیکسوتروپیک می‌باشند که خواصی عکس خواص سیال‌های رئوپکتیک دارند. پس می‌توان دریافت که برای ثابت نگه داشتن نرخ کرنش در طول زمان برای این نوع سیالات، به علت کاهش گرانروی با گذشت زمان، باید تنش برشی نیز کاهش یابد. همانگونه که مشاهده می‌شود گرانروی سیال نیوتونی درطول زمان اعمال نیرو ثابت می‌ماند درحالی که گرانروی سیال رئوپکتیک درطول زمان افزایش داشته و برخلاف آن سیال تیکسوتروپیک کاهش می‌یابد. در این نوع سیال زمانی که نیروی شدید تری به سیال وارد شود، گرانروی آن افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر افزایش تنش برشی با افزاش گرانروی این نوع سیالات رابطه مستقیم دارد. رفتار دیلاتانت را می‌توان به صورت زیر توضیح داد: در حالت استراحت، ذرات با حداقل حجم بین ذره‌ای (حفره‌ها) از نزدیک بسته می‌شوند. مقدار وسیله نقلیه موجود در سیستم تعلیق برای پر کردن این فضاهای خالی کافی است و به ذرات اجازه می دهد تا نسبت به یکدیگر با نرخ برش کم حرکت کنند. بنابراین، یک سوسپانسیون دیلاتانت را می توان از یک بطری ریخت، زیرا در این شرایط به طور معقولی مایع باقی می ماند. | ## بخش 3: سیال غیرنیوتنی | اگر این سیال در حالت عادی باشد و به آن نیرویی وارد نشود، رفتاری مشابه با مایعات دارد اما اگر نیرویی به آن وارد شود رفتاری مانند جامدات نشان خواهد داد و این بدان معناست که گرانروی این سیال افزایش یافته‌است. از این موضوع برای انجام تفریحات استفاده می‌شود به اینصورت که با ایجاد حوضچه‌های حاوی این ماده می‌توان برروی این سیالات قدم زد، دوچرخه سواری کرد وحتی روی آنها پرید. مثال:نشاسته در آب و خاک رس ب) شبه پلاستیک Pseudoplastic در سیالات شبه پلاستیک هنگام اعمال نیرو گرانروی آنها کم می‌شود و هرچه نیروی اعمال شده بیشتر باشد، سیال روان تر می‌شود. درواقع رفتار سیالات شبه پلاستیک دربرابر نیرو دقیقاً برعکس رفتار سیالات دیلاتانت می‌باشد. مثال:مرکب چاپ، محلول شیردهی، امولسیون‌ها، گریس، صابون، رنگ، سس کچاپ ج) بینگهام Bingham سیالات بینگهام برای جاری شدن نیازمند وارد شدن مقداری نیرو و تنش مشخص اولیه می‌باشند. درواقع یک آستانه تنش برای این نوع سیالات تعریف می‌شود که قبل از اینکه میزان تنش برشی به این آستانه برسد، هیچ جریانی مشاهده نمی‌شود و سیال سفت است. درواقع سیال بینگهام نوعی از سیالات پلاستیک است که گرانروی ی آن ثابت باقی می‌ماند و با تغییر نیرو و تنش برشی تغییری در گرانروی آن ایجاد نمی‌شود. همان‌طور که مشاهده می‌شود شیب نمودار سیالات دیلاتانت به صورت پیوسته افزایش یافته و همچینین شیب نمودار سیالات شبه پلاستیک به صورت پیوسته کاهش یافته‌است. این شیب برای سیال نیوتونی ثابت است ک این موضوع با تعریف سیال نیوتونی مطابقت دارد. این بدان معناست که این نوع سیالات دارای آستانهٔ تنش هستند و برای جاری شدن نیازمند یک تنش اولیه می‌باشند. | ## جمع‌بندی | درحالی که سایر سیالات غیرنیوتونی از جمله دیلاتانت و شبه پلاستیک‌ها و همچنین سیالات غیرنیوتونی نیاز به تنش اولیهٔ خاصی ندارند.