Тиксотропные и реопексные жидкости

Вязкость некоторых жидкостей, при постоянных окружающих условиях и скорости сдвига, изменяется со временем. Если вязкость жидкости со временем уменьшается, то жидкость называют тиксотропной, а если, наоборот,увеличивается, то – реопексной.

Оба поведения могут встречаться как вместе с вышеописанными типами течения жидкостей, так и только при определенных скоростях сдвига. Временной интервал может сильно варьироваться для разных веществ: некоторые материалы достигают постоянного значения за считанные секунды, другие – за несколько дней. Реопексные материалы встречаются довольно редко, в отличие от тиксотропных, к которым относятся смазки, вязкие печатные чернила, краски.

При изучении влияния двух параметров (времени и скорости сдвига) на вязкость материалов, для тиксотропных жидкостей будут получаться следующие кривые.

Нисходящая и восходящая кривые не совпадают и образуют «петлю гистерезиса», которая вызвана уменьшением вязкости жидкости при длительных деформациях. Это явление может быть обратимо или нет: некоторые системы могут обрести первоначальную вязкость после периода покоя, другие системы – никогда.

Тиксотропия

Тиксотропия (от греч. thixis – прикосновение и trope – поворот, изменение) – это способность системы восстанавливать исходную структуру, разрушенную механическим воздействием (перемешиванием, встряхиванием). Тиксотропное восстановление структуры обусловлено возобновлением контактов между частицами дисперсной фазы вследствие теплового движения частиц и подвижности среды.

Тиксотропию не следует путать с псевдопластичностью. У псевдопластичных жидкостей вязкость уменьшается при увеличении напряжения сдвига, в то время как у тиксотропных жидкостей вязкость уменьшается с течением времени при постоянном напряжении сдвига.

Введение в высококонцентрированные системы поверхностно-активных веществ, снижающих межфазную энергию, уменьшает сопротивление деформированию и разрушению систем, пластифицируя их. Например, тиксотропия сливочного масла проявляется в способности перехода размягченной и разжиженной структуры в прочную после прекращения механического воздействия.

Тиксотропные среды характеризуются уменьшением вязкости во времени при постоянной скорости сдвига. Например, чтобы привести в движение по трубопроводу тиксотропную среду, насос первоначально должен потреблять большую мощность. Затем в результате постепенного разрушения структуры под действием напряжения сдвига и снижения вязкости потребляемая мощность насоса снижается. В результате продолжительного воздействия сдвиговых напряжений тиксотропный материал приобретает реологические свойства, не зависящие от времени. После прекращения воздействия в объеме неподвижного тиксотропного материала постепенно вновь образуется пространственная структура.