A reológiát az anyagtudomány, a mérnöki tudományok, a geofizika, a fiziológia, az emberi biológia és a gyógyszerészet területén alkalmazzák. Az anyagtudományt számos iparilag fontos anyag, például cement, festék és csokoládé előállítása során hasznosítják, amelyek összetett áramlási tulajdonságokkal rendelkeznek. Emellett a plaszticitáselmélet hasonlóan fontos szerepet játszik a fémalakítási folyamatok tervezésében. A reológia tudománya és a viszkoelasztikus tulajdonságok jellemzése a polimer anyagok gyártása és felhasználása során számos, mind az ipari, mind a katonai szektorban használt termék előállítása szempontjából kritikus jelentőségű. a folyadékok áramlási tulajdonságainak tanulmányozása fontos a gyógyszerészek számára, akik számos adagolási forma, például egyszerű folyadékok, kenőcsök, krémek, paszták stb. előállításával foglalkoznak. A folyadékok áramlási viselkedése alkalmazott feszültség alatt nagy jelentőséggel bír a gyógyszerészet területén. Az áramlási tulajdonságokat fontos minőségellenőrzési eszközként használják a termék kiválóságának fenntartására és a tételenkénti eltérések csökkentésére.
AnyagtudománySzerkesztés
PolimerekSzerkesztés
Példákkal lehet illusztrálni ezen elvek lehetséges alkalmazásait a gumik, műanyagok és szálak feldolgozásával és felhasználásával kapcsolatos gyakorlati problémákra. A polimerek alkotják a gumi és műanyagipar alapanyagait, és létfontosságúak a textil-, kőolaj-, autó-, papír- és gyógyszeriparban. Viszkoelasztikus tulajdonságaik meghatározzák ezen iparágak végtermékeinek mechanikai teljesítményét, valamint a gyártás közbenső szakaszaiban alkalmazott feldolgozási módszerek sikerét.
A viszkoelasztikus anyagokban, mint például a legtöbb polimerben és műanyagban, a folyadékszerű viselkedés jelenléte a tulajdonságoktól függ, és így változik az alkalmazott terhelés sebességétől, azaz attól, hogy milyen gyorsan alkalmazunk egy erőt. A “Silly Putty” szilikon játék egészen másképp viselkedik az erő kifejtésének időbeli sebességétől függően. Ha lassan húzzuk meg, akkor folyamatos áramlást mutat, hasonlóan egy nagy viszkozitású folyadékhoz. Alternatívaként, ha keményen és közvetlenül ütjük, szilikátüveghez hasonlóan összetörik.
A hagyományos gumi emellett üveges átmeneten megy keresztül (gyakran nevezik gumi-üveg átmenetnek). Pl. a Challenger űrrepülőgép katasztrófáját olyan gumi O-gyűrűk okozták, amelyeket egy szokatlanul hideg floridai reggelen jóval üvegesedési hőmérsékletük alatt használtak, és így nem tudtak megfelelően elhajolni ahhoz, hogy megfelelő tömítéseket képezzenek a két szilárd hajtóanyagú rakétahajtómű szakaszai között.
BiopolimerekSzerkesztés
Sol-gelEdit
A szol viszkozitásának megfelelő tartományba történő beállításával optikai minőségű üvegszál és tűzálló kerámiaszál is húzható, amelyeket száloptikai érzékelőkhöz, illetve hőszigeteléshez használnak. A szol-gél tudomány és technológia legkritikusabb kérdései a hidrolízis és a kondenzáció mechanizmusai, valamint azok a reológiai tényezők, amelyek a szerkezetet lineáris vagy elágazó szerkezetek felé terelik.
GeofizikaSzerkesztés
A geofizika tudományága magában foglalja az olvadt láva áramlásának tanulmányozását és a törmelékáramok (folyékony sárlavina) vizsgálatát. Ez a tudományág olyan szilárd földi anyagokkal is foglalkozik, amelyek csak hosszabb időskálán mutatnak áramlást. Azokat, amelyek viszkózus viselkedést mutatnak, reidáknak nevezzük. Például a gránit szobahőmérsékleten elhanyagolható folyáshatárral plasztikusan áramlik (azaz viszkózus áramlás). Hosszú távú kúszási kísérletek (~10 év) azt mutatják, hogy a gránit és az üveg viszkozitása környezeti körülmények között 1020 poise nagyságrendű.
FiziológiaSzerkesztés
A fiziológia számos olyan testfolyadék tanulmányozását foglalja magában, amelyek összetett szerkezettel és összetétellel rendelkeznek, és így a viszkoelasztikus áramlási jellemzők széles skáláját mutatják. Különösen a vér áramlásának szakirányú tanulmányozása az úgynevezett hemorheológia. Ez a vér és elemei (plazma és a képződött elemek, beleértve a vörösvértesteket, fehérvérsejteket és vérlemezkéket) áramlási tulajdonságainak tanulmányozása. A vér viszkozitását a plazma viszkozitása, a hematokrit (a sejtes elemek 99,9%-át alkotó vörösvértestek térfogatfrakciója) és a vörösvértestek mechanikai viselkedése határozza meg. Ezért a vörösvérsejtek mechanikája a vér áramlási tulajdonságainak fő meghatározója.
Élelmiszer-reológiaSzerkesztés
Az élelmiszer-reológia fontos az élelmiszerek, például a sajt és a zselé gyártása és feldolgozása során.
A sűrítőanyagok vagy sűrítőanyagok olyan anyagok, amelyek egy vizes keverékhez adva növelik annak viszkozitását anélkül, hogy egyéb tulajdonságait, például az ízét lényegesen módosítanák. Testet adnak, növelik a stabilitást és javítják a hozzáadott összetevők szuszpendálását. A sűrítőanyagokat gyakran használják élelmiszer-adalékanyagként, valamint kozmetikai és testápolási termékekben. Egyes sűrítőanyagok zselésítő anyagok, amelyek gélt képeznek. A sűrítőanyagok folyékony oldatok, emulziók és szuszpenziók sűrítésére és stabilizálására használt anyagok. A folyékony fázisban kolloidkeverékként oldódnak, amely gyengén összetartó belső szerkezetet képez. Az élelmiszersűrítők gyakran vagy poliszacharidokon (keményítők, növényi gumik és pektin), vagy fehérjéken alapulnak.
Beton reológiaSzerkesztés
A beton és a habarcs bedolgozhatósága a friss cementmassza reológiai tulajdonságaival függ össze. A megszilárdult beton mechanikai tulajdonságai nőnek, ha kevesebb vizet használunk a betonkeverék tervezésénél, azonban a víz/cement arány csökkentése csökkentheti a keverés és a bedolgozás könnyűségét. E nemkívánatos hatások elkerülése érdekében általában szuperlágyítószereket adnak hozzá, hogy csökkentsék a látszólagos folyáshatárt és a friss tészta viszkozitását. Hozzáadásuk nagymértékben javítja a beton és a habarcs tulajdonságait.
Töltött polimerek reológiájaSzerkesztés
A különböző típusú töltőanyagok beépítése a polimerekbe gyakori eszköz a költségek csökkentésére és bizonyos kívánatos mechanikai, termikus, elektromos és mágneses tulajdonságok kölcsönzésére a kapott anyagnak. A töltött polimerrendszerek által kínált előnyök a reológiai viselkedés megnövekedett komplexitásával járnak együtt.
A töltőanyagok használatának megfontolásakor általában kompromisszumot kell kötni egyrészt a szilárd állapotban javuló mechanikai tulajdonságok, másrészt az olvadékfeldolgozás megnövekedett nehézségei, a töltőanyagnak a polimer mátrixban való egyenletes diszpergálásának problémája és a folyamat gazdaságossága között, a keverés hozzáadott lépése miatt. A töltött polimerek reológiai tulajdonságait nemcsak a töltőanyag típusa és mennyisége, hanem részecskéinek alakja, mérete és méreteloszlása is meghatározza. A töltött rendszerek viszkozitása általában nő a töltőanyag-frakció növekedésével. Ez részben javítható a széles részecskeméret-eloszlással a Farris-effektus révén. További tényező a töltőanyag-polimer határfelületen történő feszültségátvitel. A határfelületi adhézió jelentősen fokozható olyan kapcsolószerrel, amely mind a polimerhez, mind a töltőanyag-részecskékhez jól tapad. A töltőanyagon végzett felületkezelés típusa és mennyisége tehát további paraméterek, amelyek befolyásolják a töltött polimer rendszerek reológiai és anyagi tulajdonságait.
A magas töltésű anyagok reológiai jellemzésénél fontos figyelembe venni a falcsúszást, mivel a tényleges és a mért alakváltozás között nagy különbség lehet.