Reologia ma zastosowanie w materiałoznawstwie, inżynierii, geofizyce, fizjologii, biologii człowieka i farmacji. Nauka o materiałach jest wykorzystywana w produkcji wielu ważnych przemysłowo substancji, takich jak cement, farby i czekolada, które mają złożoną charakterystykę przepływu. Ponadto, teoria plastyczności jest równie ważna w projektowaniu procesów formowania metali. Nauka o reologii i charakterystyka właściwości lepkosprężystych w produkcji i zastosowaniu materiałów polimerowych ma decydujące znaczenie dla produkcji wielu produktów stosowanych zarówno w sektorze przemysłowym, jak i wojskowym.Badanie właściwości płynięcia cieczy jest ważne dla farmaceutów pracujących przy wytwarzaniu różnych form dozowania, takich jak proste płyny, maści, kremy, pasty itp. Zachowanie się cieczy podczas przepływu pod wpływem przyłożonego naprężenia ma ogromne znaczenie w dziedzinie farmacji. Właściwości przepływu są wykorzystywane jako ważne narzędzia kontroli jakości w celu utrzymania doskonałości produktu i zmniejszenia różnic pomiędzy poszczególnymi partiami.
MateriałoznawstwoEdit
PolimeryEdit
Przykłady mogą być podane w celu zilustrowania potencjalnych zastosowań tych zasad do praktycznych problemów w przetwarzaniu i stosowaniu kauczuków, tworzyw sztucznych i włókien. Polimery stanowią podstawowe materiały w przemyśle gumowym i tworzyw sztucznych i mają istotne znaczenie dla przemysłu włókienniczego, naftowego, samochodowego, papierniczego i farmaceutycznego. Ich właściwości lepkosprężyste decydują o właściwościach mechanicznych produktów końcowych tych gałęzi przemysłu, a także o powodzeniu metod przetwarzania na pośrednich etapach produkcji.
W materiałach lepkosprężystych, takich jak większość polimerów i tworzyw sztucznych, obecność zachowania podobnego do cieczy zależy od właściwości i zmienia się w zależności od szybkości przyłożonego obciążenia, tj. od tego, jak szybko przykładana jest siła. Silikonowa zabawka „Silly Putty” zachowuje się zupełnie inaczej w zależności od szybkości przyłożenia siły. Pociągnij za nią powoli, a wykaże ciągły przepływ, podobny do tego, który można zaobserwować w cieczy o dużej lepkości. Alternatywnie, przy mocnym i bezpośrednim uderzeniu, rozbija się jak szkło krzemianowe.
W dodatku, konwencjonalna guma przechodzi przejście szklane (często nazywane przejściem guma-szkło). Np. katastrofa promu kosmicznego Challenger została spowodowana przez gumowe o-ringi, które były używane znacznie poniżej ich temperatury zeszklenia w niezwykle zimny poranek na Florydzie, a zatem nie mogły się odpowiednio wygiąć, aby utworzyć odpowiednie uszczelnienia między sekcjami dwóch boosterów rakiet na paliwo stałe.
BiopolimeryEdit
Sol-gelEdit
Przy dostosowaniu lepkości zolu do odpowiedniego zakresu, można wyciągać zarówno włókna szklane o jakości optycznej, jak i ogniotrwałe włókna ceramiczne, które są stosowane odpowiednio do czujników światłowodowych i izolacji termicznej. Mechanizmy hydrolizy i kondensacji oraz czynniki reologiczne, które wpływają na strukturę w kierunku struktur liniowych lub rozgałęzionych są najbardziej krytycznymi zagadnieniami nauki i technologii zol-żel.
GeofizykaEdit
Dyscyplina naukowa geofizyki obejmuje badanie przepływu stopionej lawy i badanie przepływów gruzowych (płynnych błotnych osuwisk). Ta gałąź dyscypliny zajmuje się również stałymi materiałami ziemskimi, które wykazują przepływ tylko w dłuższych skalach czasowych. Te, które wykazują zachowanie lepkie, znane są jako reoidy. Na przykład, granit może płynąć plastycznie z pomijalną granicą plastyczności w temperaturze pokojowej (tj. przepływ lepki). Długoterminowe eksperymenty pełzania (~10 lat) wskazują, że lepkość granitu i szkła w warunkach otoczenia jest rzędu 1020 poises.
FizjologiaEdit
Fizjologia obejmuje badanie wielu płynów ustrojowych, które mają złożoną strukturę i skład, a zatem wykazują szeroki zakres lepkosprężystych właściwości przepływu. W szczególności istnieje specjalistyczne badanie przepływu krwi zwane hemorheologią. Jest to badanie właściwości przepływu krwi i jej elementów (osocza i elementów uformowanych, w tym krwinek czerwonych, krwinek białych i płytek krwi). Lepkość krwi jest określana przez lepkość osocza, hematokryt (frakcja objętościowa krwinek czerwonych, które stanowią 99,9% elementów komórkowych) oraz zachowanie mechaniczne krwinek czerwonych. Dlatego mechanika czerwonych krwinek jest głównym czynnikiem determinującym właściwości przepływu krwi.
Reologia żywnościEdit
Reologia żywności jest ważna w produkcji i przetwarzaniu produktów spożywczych, takich jak sery i żelaty.
Środki zagęszczające, lub zagęszczacze, są substancjami, które po dodaniu do mieszaniny wodnej zwiększają jej lepkość bez istotnej zmiany jej innych właściwości, takich jak smak. Zapewniają one ciało, zwiększają stabilność i poprawiają zawieszenie dodanych składników. Środki zagęszczające są często stosowane jako dodatki do żywności oraz w kosmetykach i produktach higieny osobistej. Niektóre środki zagęszczające to środki żelujące, tworzące żel. Środki te są materiałami używanymi do zagęszczania i stabilizacji płynnych roztworów, emulsji i zawiesin. Rozpuszczają się one w fazie ciekłej jako mieszanina koloidów, która tworzy słabo spójną strukturę wewnętrzną. Zagęszczacze żywności są często oparte na polisacharydach (skrobiach, gumach roślinnych i pektynach) lub białkach.
Reologia betonuEdit
Urabialność betonu i zaprawy jest związana z właściwościami reologicznymi świeżej pasty cementowej. Właściwości mechaniczne stwardniałego betonu wzrastają, jeśli w projekcie mieszanki betonowej zastosuje się mniej wody, jednak zmniejszenie stosunku wody do cementu może zmniejszyć łatwość mieszania i aplikacji. Aby uniknąć tych niepożądanych efektów, zwykle dodaje się superplastyfikatory w celu zmniejszenia pozornej granicy plastyczności i lepkości świeżej pasty. Ich dodatek bardzo poprawia właściwości betonu i zaprawy.
Reologia polimerów z wypełniaczamiEdit
Włączanie różnego rodzaju wypełniaczy do polimerów jest powszechnym sposobem obniżania kosztów i nadawania wynikowemu materiałowi pewnych pożądanych właściwości mechanicznych, termicznych, elektrycznych i magnetycznych. Zalety systemów polimerowych z napełniaczami wiążą się ze zwiększoną złożonością zachowania reologicznego.
Zazwyczaj, gdy rozważa się zastosowanie napełniaczy, należy osiągnąć kompromis pomiędzy poprawą właściwości mechanicznych w stanie stałym z jednej strony, a zwiększoną trudnością w przetwarzaniu w stanie stopionym, problemem osiągnięcia jednorodnej dyspersji napełniacza w matrycy polimerowej oraz ekonomiką procesu wynikającą z dodanego etapu mieszania z drugiej strony. Właściwości reologiczne polimerów napełnianych zależą nie tylko od rodzaju i ilości napełniacza, ale także od kształtu, wielkości i rozkładu wielkości jego cząstek. Lepkość układów napełnionych rośnie na ogół wraz ze wzrostem udziału napełniacza. Efekt ten może być częściowo złagodzony dzięki szerokiemu rozkładowi wielkości cząstek w wyniku działania efektu Farrisa. Dodatkowym czynnikiem jest przenoszenie naprężeń na granicy faz napełniacz-polimer. Przyczepność międzyfazowa może być znacznie zwiększona poprzez zastosowanie środka łączącego, który dobrze przylega zarówno do polimeru, jak i do cząstek wypełniacza. Rodzaj i ilość obróbki powierzchniowej napełniacza są zatem dodatkowymi parametrami wpływającymi na właściwości reologiczne i materiałowe napełnionych układów polimerowych.
Ważne jest uwzględnienie poślizgu ścianek podczas wykonywania charakterystyki reologicznej materiałów o wysokim stopniu napełnienia, ponieważ może występować duża różnica między odkształceniem rzeczywistym a zmierzonym.
.