1、Complex Fluids & Molecular Rheology Lab., Department of Chemical Engineering2006/6/2 at流流 變變 學學 之之 簡簡 介介 與與 應應 用用An Introduction to Rheology and Its Applications演演 講講 內內 容容o 牛頓 、 非牛頓 流體之不穩定性o 流變性質之 微觀 與 巨觀 特徵o 解決流變問題之策略o 實驗室之現況及未來發展方向簡介o 輥輪塗佈 之實際例子o 避免 肋形紋 (ribbing instability) 產生 之策略o Rheology is t
2、he science of fluids. More specifically, the study of Non-Newtonian Fluidso 流體o 為何需要流變學家 ? Macromolecules are easily deformable Chain interactions are complicated Processings typically involve flows Try to make Rheology not an issue 什什 麼麼 是是 流流 變變 (Rheology)?牛頓流體- 水、有機小分子溶劑等非牛頓流體- 高分子溶液、膠體等Newtons l
3、aw of viscosity黏度 為定值黏度 不為 定值(尤其在快速流場下 )o 典型製程之 流場強度 範圍o 加工問題的實例- ExtrusionFIG Extrudate of a brached silicone gum at increasing pressureSharkskin MeltfractureHigh-speed coatingInjection moldingLubricationSedimentationRollingPipe flowExtrusionSprayingChewingo Mini-symposia organized in the 2004 世界流變
4、會議o A rheologist should be familiar with following subjects 輸送現象 統計力學 高分子物理 膠體科學 分子動態理論1. 計算流變2. 流體的不穩性3. 泡沫、乳液、界面活性劑4. 食品、生物材料5. 材料加工6. 微結構模擬7. 奈料科技、微流體8. 非牛頓流體力學9. 融熔高分子10. 高分子溶液11. 流變量測、實驗方法12. 固體、複合物13. 懸浮物、膠體14. 應用流變、一般論文o Concentric Cylinders牛牛 頓頓 流流 體體 的的 不不 穩穩 定定 性性 (Instabilities)Laminar Se
5、condary TurbulentOnset of Secondary FlowTurbulentTaylor vorticesTa (or Re) plays the central role!o 非牛頓黏度 (Non-Newtonian Viscosity)- Shear Thinning緩緩 慢慢 流流 動、動、 非非 牛牛 頓頓 流流 體體 的的 不不 穩穩 定定 性性牛頓流體(甘油加水 )非牛頓流體(高分子溶液 )Fig Flow curve for non-Newtonian Fluidso 正向力差的效應 (Normal Stress Differences)- Rod-Climbing牛頓流體 (水 ) 非牛頓流體 (稀薄高分子溶液 )o 記憶效應 (Memory effects)- Elastic Recoil- Open Syphon Flow複複 雜雜 流流 體體 的的 不不 穏穏 定定 性性o 收縮流道牛頓流體(葡萄糖漿 )非牛頓流體(0.057% 聚丙烯醯胺 /葡萄糖 溶液 )- 描述 非牛頓流體行為 之程度流體 的特徵或 “鬆弛 ” 時間流動系統 的特徵時間 剪切速率剪切速率
