1、第 4章 流变学基础1学习要求n 1. 掌握流变学的基本概念及其在药剂学中的应用；牛顿流动、非牛顿流动与触变流动的特性。n 2. 了解物质的粘弹性，流体蠕变性质的测定方法。 2第一节 概 述一流变学的基本概念 流变学 来源于希腊，由 Bingham和 Crawford为了表示液体的流动和固体的变形现象而提出来的概念。 流变学主要是研究物质的变形和流动的一门科学。 变形： 对某一物体外加压力，其内部的各部分的形状和体积发生的变化。主要与固体的性质相关。 对固体施加外力，则固体内部存在一种与外力相对抗的内力使固体恢复原状。此时在单位面积上存在的内力称为应力（ Stress）。3 由外部应力而产生的
2、固体的变形，如除去其应力，则固体恢复原状，这种性质称为 弹性（ Elasticity） 。 把这种可逆性变形称为 弹性变形（ elastic deformati-on）， 而非 可逆性变形称为 塑性变形（ plastic deformat- ion）。 流动主要表示液体和气体的性质。流动的难易与物质本身具有的性质有关，把这种现象称为 粘性（ Viscosity）。流动也视为一种非可逆性变形过程。 实际上，某一种物质对外力表现为弹性和粘性双重特性（粘弹性）。这种性质称为 流变学性质 ，对这种现象进行定量解析的学问称为 流变学 。4n 粘度 (viscosity)： 不同流体的流动难易程度不同，这
3、是由于它们内部对流动起阻碍作用的内摩擦力大小不同造成的，流体流动时所表现出来的这种内摩擦力称为流体的 粘度 ，是流体粘性的量度。5切变应力与切变速率 在流速不太快时，可将流动着的液体视为互相平行移动的液层叫 层流（ 如下图），由于各层的速度不同，便形成速度梯度 du/dy， 这是流动的基本特征。 uy?6表征体系流变性质的两个基本参数1. 流动较慢的液层阻滞着流动较快液层的运动，使各液层间产生相对运动的外力叫剪切力， 在单位液层面积（ A） 上施加的这种力称为 剪切应力 ，简称剪切力（ shearing force） ,单位为 N/m2， 以 S表示。2. 剪切速度 （ rate of she
4、ar）， 单位为 S-1， 以 D表示。7第二节 流变性质 一牛顿流动牛顿粘度定律：纯液体和多数低分子溶液在层流条件下的剪切应力（ S）与剪切速度（ D）成正比。遵循该法则的液体为牛顿流体。式中， 粘度或粘度系数 ， 是表示流体粘性的物理常数。单位为泊， 1P= 0.1NS m -2， SI单位中粘度用PaS 或 Kg/(ms )表示。 粘度系数除以密度 得的值 （ =/ ） 为 动力粘度 （ SI单位为 /S）。 8根据公式得知牛顿液体的切变速度 D与切变应力S之间如下图所示，呈直线关系且直线经过原点。(a)牛顿流动 粘度与切变应力与切变速率的比值有关，但切变应力或切变速率不单独对粘度产生影响，这称为牛顿液体行为。单纯液体粘度仅取决于其组成、温度与压力，随压力增加缓慢增加，随温度降低而迅速增加。溶质为固体的溶液粘度通常随浓度升高而增加。9下表中表示制剂研究中常用的各种液体在 20 条件下的粘度。 10
