[공학/컴퓨터/통신] Rheometer

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목차

1. 유변학(流變學)의 정의와 역사

2. 점 도

3. 점도 관련 예

4. 변형과 흐름

본문내용

e
150
22.
1,100
Polypropylene(atactic)
75
8.5
2,800
Poly(1-butene)(atactic)
30
1.9
11,600
Poly(1,4-butadiene)
25
11.5
1,900
Poly(1,2-butadiene)
50
4.2
5,700
Polyisoprene
25
4.4
5,100
Polyisobutylene
25
3.2
6,900
Poly(dimethylsiloxane)
25
2.4
10,000
Polystyrene
190
2.0
18,700
② 분자량 분포
- 분자량 분포가 넓은 특징을 보이는 고분자는 shear thinning 거동이 크게 나타남.
③ Branch의 영향
- Branch 분자량(Mb)이 낮을 때는 별 차이를 보이지 않으나, Me 보다 훨씬 클 때 점도는 지수 함수적으로 증가를 보임.
η0 ∝ exp(Mb/Mc) , ～0.6
(9) 시간 의존 현상 ( Time dependent phenomena )
① thixotropy = 일정, shear rate 에서 점도가 가역적으로 또한 시간에 따라 변화하는 현상 ② isothemal gel/sol/gel transformation을 보인다.
[ Fig. Thixotropy: (a) individual shear rate as a function of time and (b) composite curve with varying shear rates. A : initial shear stress A→B shear stress 의 감소 H→I shear stress 의 증가 (structure를 regain) ]
③ thixotropic material : gelatin, mayonaise, latex paint 등
[ Fig. Thixotropic loops at short (A) and long (B) times of shear. ]
[ Fig. Thixotropic behavior on non-Newtonian responses. (a) on a Bingham material, (b) on a pseudoplastic material, and (c) on a dilatant paste. ]
(10) 선형 점탄성
1) 모든 물질은 점성과 탄성을 모두 가진다고 볼 수 있음→ viscoelastic
- 어떤 물질이 Newton성 유체 또는 Hook의 법칙을 따르는 고체라 할지라도 이것은 특정 조건에서 나타나는 현상으로 해석할 수 있음.
2) 선형 점탄성의 특징
- 물질의 분자 구조적 특성을 반영
- 품질 관리에 유용
- 비선형 점탄성의 조건
- 높은 전단력하의 점도 측정이 불가한 바, 대안이 될 수 있음.
3) 선형(linearity)의 의미
- 중첩의 원리(어떤 순간의 변형량은 이전에 가해진 모든 응력의 결과)에 기초하며 이며 이들(변형량 또는 응력)의 시간에 대한 일차미분은 일정한 값을 가진다.
(11) Quantitation of thixotropy
① hysteresis loop : time, shear rate, temperature 에 의존
② Bingham (plastic) 물질인 경우
= thixotropic coefficient
[ U1 , U2 : 응력을 가하는 시간 t1 과 t2 후 downcurve 의 점도 ]
③ coefficient of thixotropic breakdown
= 일정 shear rate 에서 시간에 따라 구조의 파괴 속도
(12) Complex thixotropic curves
[ Fig. (a) Buldge type curve and (b) spur-type curve. ]
① (a) Bulge type : petrolatum USP (white petrolatum)
② normal paraffins : shear 방향으로 배열
③ isoparaffins, cyclic paraffins : 빨리 배열하지 못함
④ 초기 구조를 오래 유지, 높은 shear 에서 disentangle
⑤ (b) Spur type : procaine penicillin gel
⑥ Y : spur value (rapid breakdown or consolidation of structure)
(13) Negative thixotropy and rheopexy
① negative thixotropy or antithixotropy
② 일정 shear 에서 점도가 시간에 따라 증가
③ 1 - 10 % 고체가 분산
④ cf) dilatancy 에서는 50 % 이상
⑤ magnesia magma, clay suspension
⑥ rheopexy
⑦ 약간 흔들어 주거나 shear 를 주고 가만 놔두면 sol 이 gel 을 형성
⑧ 평형 상태에서 gel
⑨ cf) negative thixotropy : sol
(14) Viscoelasticity
- Modeling elements
[ Fig. Various elements used in modeling rheological behavior. ]
① Hooke body or Hookeian element
② Newtonian body or dashpot
③ Saint-Venant body : 일정 힘을 가해야 움직이고 힘과 속도는 비례
④ Bingham plastic model (yield point : Saint Venant body linear plastic viscosity : Newton element )
⑤ Maxwell element (model)
⑥ Voigt or Kelvin element (model)
(15) Stress relaxation and Maxwell model
[ Fig. Stress relaxation curve. ]
① stress relaxation : 일정 strain 하에 시간에 따라 stress 가 변화
② σ = γo G exp(- G t / η ) : shear stress relaxation
③ σE = εo E exp(- E t / η ) : tensile stress relaxation
④ σ, σE : stress ,

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Rheomter,   유변학,   점도,   변형,   흐름