Reologie má využití v materiálové vědě, inženýrství, geofyzice, fyziologii, biologii člověka a farmacii. Materiálové vědy se využívají při výrobě mnoha průmyslově důležitých látek, jako je cement, barvy a čokoláda, které mají složité tokové vlastnosti. Kromě toho je teorie plasticity podobně důležitá pro navrhování procesů tváření kovů. Nauka o reologii a charakterizace viskoelastických vlastností při výrobě a použití polymerních materiálů má zásadní význam pro výrobu mnoha výrobků pro použití v průmyslu i ve vojenství. studium tokových vlastností kapalin je důležité pro farmaceuty pracující při výrobě několika lékových forem, jako jsou jednoduché kapaliny, masti, krémy, pasty atd. Tokové chování kapalin při působení napětí má v oblasti farmacie velký význam. Tokové vlastnosti se používají jako důležitý nástroj kontroly kvality pro udržení prvotřídní kvality výrobku a snížení odchylek mezi jednotlivými šaržemi.
Věda o materiálechEdit
PolymeryEdit
Mohou být uvedeny příklady ilustrující možné aplikace těchto principů na praktické problémy při zpracování a použití pryží, plastů a vláken. Polymery představují základní materiály gumárenského a plastikářského průmyslu a mají zásadní význam pro textilní, ropný, automobilový, papírenský a farmaceutický průmysl. Jejich viskoelastické vlastnosti určují mechanické vlastnosti konečných výrobků těchto průmyslových odvětví a také úspěšnost zpracovatelských metod v mezistupních výroby.
U viskoelastických materiálů, jako je většina polymerů a plastů, závisí přítomnost chování podobného kapalině na vlastnostech a mění se tak s rychlostí působícího zatížení, tj. jak rychle působí síla. Silikonová hračka „Silly Putty“ se chová zcela odlišně v závislosti na rychlosti působení síly. Pokud za ni táhneme pomalu, vykazuje spojitý tok, podobně jako je tomu u vysoce viskózní kapaliny. Případně se při silném a přímém úderu roztříští jako křemičité sklo.
Běžná guma navíc prochází skelným přechodem (často se nazývá přechod guma-sklo). Např. katastrofa raketoplánu Challenger byla způsobena gumovými O-kroužky, které byly v neobvykle chladném floridském ránu použity hluboko pod teplotou skelného přechodu, a proto se nemohly dostatečně ohnout, aby vytvořily správné těsnění mezi sekcemi dvou raketových nosičů na tuhé palivo.
BiopolymeryEdit
Sol-gelEdit
Při úpravě viskozity roztoku do vhodného rozmezí lze natahovat skleněná vlákna optické kvality i žáruvzdorná keramická vlákna, která se používají pro optické senzory, resp. tepelné izolace. Mechanismy hydrolýzy a kondenzace a reologické faktory, které vychylují strukturu směrem k lineárním nebo rozvětveným strukturám, jsou nejkritičtějšími otázkami vědy a technologie sol-gelu.
GeofyzikaUpravit
Vědní obor geofyzika zahrnuje studium toku roztavené lávy a studium suťových proudů (fluidních sesuvů). Tento obor se zabývá také pevnými zemskými materiály, které vykazují proudění pouze v delším časovém měřítku. Ty, které vykazují viskózní chování, se nazývají reidy. Například žula může při pokojových teplotách plasticky téct se zanedbatelnou mezí kluzu (tj. viskózní tok). Dlouhodobé creepové experimenty (~10 let) ukazují, že viskozita žuly a skla za pokojových podmínek se pohybuje v řádu 1020 póz.
FyziologieEdit
Fyziologie zahrnuje studium mnoha tělních tekutin, které mají složitou strukturu a složení, a vykazují tak širokou škálu viskoelastických charakteristik toku. Zejména existuje specializované studium proudění krve, které se nazývá hemorheologie. Jedná se o studium tokových vlastností krve a jejích elementů (plazmy a vytvořených elementů, včetně červených krvinek, bílých krvinek a krevních destiček). Viskozitu krve určuje viskozita plazmy, hematokrit (objemový podíl červených krvinek, které tvoří 99,9 % buněčných elementů) a mechanické chování červených krvinek. Proto je mechanika červených krvinek hlavním faktorem určujícím tokové vlastnosti krve.
Reologie potravinEdit
Reologie potravin je důležitá při výrobě a zpracování potravinářských výrobků, jako jsou sýry a zmrzliny.
Zhušťovadla neboli zahušťovadla jsou látky, které po přidání do vodné směsi zvyšují její viskozitu, aniž by podstatně změnily její další vlastnosti, například chuť. Poskytují hustotu, zvyšují stabilitu a zlepšují suspenzi přidaných složek. Zahušťovadla se často používají jako potravinářské přísady a v kosmetických přípravcích a výrobcích osobní hygieny. Některá zahušťovadla jsou želírující látky, které vytvářejí gel. Zahušťovadla jsou materiály používané k zahušťování a stabilizaci kapalných roztoků, emulzí a suspenzí. Rozpouštějí se v kapalné fázi jako koloidní směs, která vytváří slabě soudržnou vnitřní strukturu. Potravinářská zahušťovadla jsou často založena buď na polysacharidech (škroby, rostlinné gumy a pektiny), nebo na bílkovinách.
Reologie betonuEdit
Zpracovatelnost betonu a malty souvisí s reologickými vlastnostmi čerstvé cementové pasty. Mechanické vlastnosti ztvrdlého betonu se zvýší, pokud se při návrhu betonové směsi použije méně vody, avšak snížení poměru vody k cementu může snížit snadnost míchání a aplikace. Aby se předešlo těmto nežádoucím účinkům, přidávají se obvykle superplastifikátory, které snižují zdánlivou mez kluzu a viskozitu čerstvé pasty. Jejich přídavek vysoce zlepšuje vlastnosti betonu a malty.
Reologie plněných polymerůEdit
Zapracování různých typů plniv do polymerů je běžným prostředkem ke snížení nákladů a k propůjčení určitých žádoucích mechanických, tepelných, elektrických a magnetických vlastností výslednému materiálu. Výhody, které nabízejí plněné polymerní systémy, jsou spojeny se zvýšenou složitostí reologického chování.
Obvykle se při zvažování použití plniv musí hledat kompromis mezi lepšími mechanickými vlastnostmi v pevném stavu na jedné straně a zvýšenou náročností zpracování taveniny, problémem dosažení rovnoměrné disperze plniva v polymerní matrici a ekonomikou procesu v důsledku přidaného kroku kompaundování na straně druhé. Reologické vlastnosti plněných polymerů jsou určeny nejen typem a množstvím plniva, ale také tvarem, velikostí a rozdělením jeho částic. Viskozita plněných systémů se obecně zvyšuje s rostoucím podílem plniva. To lze částečně zmírnit prostřednictvím širokého rozdělení velikosti částic prostřednictvím Farrisova efektu. Dalším faktorem je přenos napětí na rozhraní plnivo-polymer. Mezifázovou adhezi lze podstatně zvýšit pomocí spojovacího prostředku, který dobře přilne jak k polymeru, tak k částicím plniva. Typ a množství povrchové úpravy na plnivu jsou tedy dalšími parametry ovlivňujícími reologické a materiálové vlastnosti plněných polymerních systémů.
Při reologické charakterizaci vysoce plněných materiálů je důležité brát v úvahu skluz stěn, protože může existovat velký rozdíl mezi skutečnou a naměřenou deformací.
.