Реопексні рідини

Реопексія — властивість окремих неньютонівських рідин, котра полягає у тому, що із збільшенням напруження зсуву в рідині з плином часу збільшується її в'язкість. Реопексні рідини поводять себе так як деякі мастильні матеріали, густішають і навіть тверднуть, коли їх перемішують. Протилежною до реопексії властивістю є тиксотропія, властивість при наявності якої рідини стають менш в'язкими, коли їх починають перемішувати. Тиксотропія властива більшому числу речовин, ніж реопексія.

Реопексна неньютонівська рідина

Прикладами реопексних рідин є гіпсові пасти, суспензії оксиду ванадію, бетоніти та окремі види принтерного чорнила.

Проводяться інтенсивні дослідження нових шляхів створення та використання реопексних матеріалів. Військова промисловість проявляє великий інтерес до можливого використання таких матеріалів. Ключові напрямки цих досліджень — застосування реопексних матеріалів для створення персонального захисту військових та захисту транспортних засобів. Також проводяться дослідження щодо можливого застосування цих матеріалів в автоспорті, на транспорті, у важкій атлетиці, парашутному спорті, де також існує необхідність захисту людей від можливих травм. Зокрема, використання реопексних матеріалів для виготовлення взуття, що здатне покращувати захист при зростанні навантаження на нього.

Некоректним прикладом, на якому часто намагаються продемонструвати властивість реопексії, є кукурудзяний крохмаль, перемішаний з водою, що має вигляд дуже в'язкої білої рідини. Це рідкий об'єкт, який може стати майже твердим, якщо створити у ньому тиск, але легко стікає, коли не перебуває під тиском. Однак, ця речовина насправді відноситься до дилатантних рідин, які не показують залежну від часу перемішування зміну в'язкості, котра характерна для реопексії. Два терміни часто плутають. Реопексна рідина на початку перемішування залишається рідкою, стаючи густішою по мірі того, як триває це перемішування.

Слід зазначити, що відхилення від закону в'язкості Ньютона зазвичай починається поблизу температури помутніння масел, коли внаслідок кристалізації твердих парафінів масла перетворюються на дисперсні системи.

Розчин гіпсу з водою

Фрейндліх

Властивість реопексії

Властивість реопексії виявляється тільки при невеликих швидкостях зсуву, якщо ж швидкість зрушення занадто велика, то утворення таких структур не відбувається. Саме таким чином поводиться суспензія олеату амонію. При перебігу цієї рідини через капіляр при невеликих тисках рідина спочатку рухається швидко, а потім, коли починається утворення структури, швидкість її падає. При великих тисках швидкість течії залишається великою і не знижується.

Таблиця зміни в'язкозті масел на холоді при повільній течії

Ефекти реопексії

Ефекти реопексії (тобто структуроутворення під дією збурень) виявляються, як правило, при досить малих швидкостях зсуву і обумовлені більш легкими умовами для утворення структури при малих швидкостях зсуву, ніж у спокої. Реопексію проявляє, наприклад, 40% - ний водний розчин гіпсу.

Причина реопексії

Причину реопексії деякі дослідники вбачають у тому, що паралельна орієнтація витягнутих частинок при течії сприяє встановленню між ними контактів і, отже, сприяє утворенню гелю. Інші дослідники вважають, що причина реопексіі швидше криється у виникненні при русі системи слабкою турбулентності, прискорюючою встановлення контакту між частинками.

Першовідкривачі

Вперше явище реопексії спостерігав Герберт Макс Фрейндліх в 1939 році, який вивчав поведінку 42%-ного водного розчину гіпсу і знайшли, що після струшування цей матеріал твердне після 40 хв відпочинку. Однак час затвердіння скорочувалася до 20 хв, якщо посудина обережно перекочували між долонями.

Герберт Макс Фрейндліх - це німецький фізикохімік. Народився в Берліні. Навчався в Мюнхенському і Лейпцігському університетах. Основні роботи відносяться до колоїдної хімії. Досліджував (з 1911) коагуляцію і стійкість колоїдних розчинів. Встановив (1920-1922) залежність адсорбції від температури, підтвердив справедливість емпіричного рівняння ізотерми адсорбції, яке вивів в 1888 р. голландський хімік І. М. ван Бемелен (т.зв. ізотерма адсорбції Фрейндліха). Відкрив (1930) колоїдні системи, здатні до оборотного гелеутворення при постійній температурі і спокої. Встановив здатність твердих структур розріджуватися при механічному впливі і назвав це явище тиксотропією. Вивчав обернене до тиксотропії явище - реопексію. Використовував ефект тиксотропії в технології силікатів. Займався коллоїднохімічними проблемами, пов'язаними з біологією і медициною.

Г.Фрейндліх був першим, хто спробував описати реопексію та тиксотропію.Він назвав реопексією ефект зниження часу тиксотропного згущення золю при повільному обертанні рідини. Незабаром було показано, що всякий повільний плин сприяє застиганню і підвищенню опору деформації багатьох тиксотропних золів, в той час як швидкі деформації надають розріджуючу дію. За абсолютною величиною цей ефект у охолоджених масел невеликий і, ймовірно, не грає помітної ролі в застосуванні нафтопродуктів, але він цікавий для вивчення природи опору деформації дисперсних систем і при віскозиметрії.

Джерела

• http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%81%D1%96%D1%8F
• http://www.ngpedia.ru/id398927p1.html
• http://www.tehnoinfa.ru/plastichnostnefteproduktov/4.html
• Уилкинсон У. Л., Неньютоновские жидкости, пер. с англ., М., 1964
• Рейнер М., Реология, пер. с англ., М., 1965
• Астарита Д ж., Марруччи Д ж., Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей, пер. с англ., М., 1978
• http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/History/Persones/Freundlich.html
• Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Выдающиеся химики мира. – М.: ВШ, 1991. 656 с.