§ 32.1. Реологические свойства коллоидных систем. Ньютоновские жидкости
Реологическими свойствами называются механические свойства вещества, обусловленные его структурой. К ним относят вязкость, пластичность, упругость и прочность. Структура разбавленных коллоидных систем подобна структуре истинных растворов. Отличие заключается в размерах частиц, составляющих раствор. В коллоидных растворах частицы дисперсной фазы и молекулы дисперсионной среды сильно различаются по размерам.
Увеличение концентрации коллоидного раствора приводит к монотонному возрастанию взаимодействия между дисперсными частицами раствора и, соответственно, к постепенному изменению его реологических свойств. При концентрации раствора, достаточной для коагуляции, происходит образование пространственной сетки из дисперсных частиц с резким изменением механических свойств системы. Раствор из свободно-дисперсного превращается в связнодисперсный.
Механические свойства вещества проявляются при действии на систему внешних сил, вызывающих деформацию, т. е. изменения ее размеров или формы. Если изменения после снятия внешних сил исчезают, деформацию называют упругой, если нет - деформацию называют пластической или остаточной. По способу приложения внешних сил деформации разделяют на объемные (растяжения, сжатия), деформации кручения и деформации сдвига. Для реологических исследований наиболее важными являются деформации сдвига, так как именно они позволяют наиболее ярко проявиться особенностям структуры вещества,
и поэтому ниже в настоящем разделе будут рассматриваться только деформации такого типа.
Деформация сдвига возникает при воздействиях, стремящихся сдвинуть один слой вещества относительно другого, так как это изображено на рис. 32.1, где под действием силы F, приложенной параллельно площадке S, верхняя грань бруска сдвигается на расстояние х0. Деформация приводит к возникновению в каждой точке деформируемого тела внутренних сил, стремящихся воспрепятствовать деформации. Эти силы характеризуют напряжением. Численно напряжение сдвига Р равно модулю внешней силы F, приходящейся на единицу площади S, параллельно которой действует сила F, вызывающая деформацию: