De fapt, ce este Rheologia?
Rheologia este studiul curgerii materialelor ce se comporta intr-un mod interesant sau atipic. Uleiul sau apa curg intr-un mod normal, familiar, pe cand maioneza, untul, ciocolata, aluatul se diferentiaza prin moduri de curgere interesante si neobisnuite.
Iata cum explica rheologia Faith A. Morrison, professor asociat de inginerie chimica la Universitatea Tehnologica Michigan din Houghton si autoarea cartii Understanding Rheology (Oxford University Press, 2001, 560 pp.). Este de asemenea editor al Rheology Bulletin si membru al comitetului director al Societatii Americane de Rheologie:
Eram la o nunta si am fost intrebata de Dipankar, directorul unui teatru si prieten al miresei: “Am auzit ca scrii o carte. Despre ce este?” “Este un curs pentru facultate numit Sa Intelegem Rheologia”. A venit imediat intrebarea predictibila: “Ce este rheologia?”
“Iti aduci aminte cand ai deschis ultima oara un borcan de maioneza din care cineva a luat o lingura ca sa-si faca un sandwich? Ai observat ca ramane in mod evident urma ustensilei folosite?”
“E adevarat”, spuse Dipankar.
“Ei bine, compara asta cu mierea. Suprafata ei intr-un borcan este intotdeauna neteda. In cateva secunde de cand te-ai servit cu o lingura de miere, suprafata devine plata din nou. Mierea este capabila sa curga si sa devina plata din nou, in timp ce maioneza nu curge, si chiar si dupa cateva luni continua sa pastreze urma facuta de un cutit pe care l-a folosit cineva pentru a lua o portie de maioneza din borcan.”
“Asta e ciudat” concluziona Dipankar. “Care e diferenta intre maioneza si miere? Pana la urma, mierea pare mai groasa decat maioneza, deci ar trebui sa curga mai greu decat ea.”
“Buna observatie. Ai observat un punct cheie in studiul comportamentului de curgere atipic. Fluidele pot fi diferite in sensul ca unele sunt mai groase decat altele; altele sunt mai vascoase. Dar pe langa faptul ca au vascozitati diferite, toate fluidele normale sau Newtoniene – apa, aer – se supun acelorasi legi stiintifice. Pe de alta parte, unele fluide nu respecta legile curgerii Newtoniene. Aceste fluide non- Newtoniene – cum ar fi maioneza, vopseaua, plasticul topit sau spumele – se comporta intr-o multime de feluri!”
Oricine a gatit, copt sau s-a jucat intr-o cutie cu nisip a experimentat rheologia. Discutia despre rheologia produselor alimentare este doar un prilej de deschidere a suniectului, dar rheologia alimentelor este doar un subdomeniu al stiintei vaste care se cheama rheologie. Curgerea solutiilor elastice, a polimerilor, a acoperirilor, precum cea a produsilor de extruziune, a materialelor turnate si a altor echipamente de procesare domina rheologia azi. Multe probleme industriale presupun masurari rheologice, inclusive nevoia de a intelege transportul spumelor si al fluidelor cu curgere fortata in foraje si in recupererea benzinelor. Geologii invoca rheologia in studiul vulcanilor si circulatia lavei prin mantaua pamantului.
Pe de alta parte, Rheologia Analitica are ca subiect determinarea microstructurii unui material masurand raspunsul sau viscoelastic. Rheologia analitica este o prelungire a chimiei analitice precum alte metode analitice au un cuvant de spus in ceea ce priveste proprietatile de curgere. Viscozitatea intrinseca este un exemplu de tehnica analitica ce intra in aceasta categorie. Rheologia analitica poate fi aplicata oricarui sistem material unde raspunsul rheologic prezinta o puternica dependenta de microstructura.
Un exemplu de aplicatie a rheologiei analitice este determinarea distributiei greutatii moleculare a polimerilor flexibili. De vreme ce exista multe metode viabile de determinare a distributiei masei moleculare (MWD) cum ar fi GPC (gel permeation chromatography), difuzia luminii, vascozitatea intrinseca, etc., este importanta evaluarea avantajelor pe care le adduce determinarea rheologica a MWD.
Exista cateva avantaje unice ale determinarii MWD pe baza masuratorilor rheologice. De exemplu, teoretic toate metodele conventionale de determinare a MWD sunt conditionate de dizolvarea prompta a polimerului in solvent la temperaturi ambientale.
Considerand faptul ca multi polimeri de importanta comerciala (cum ar fi teflonul, PE sau PP) sunt prea putin solubili in solventii uzuali, reiese clar avantajul utilizarii metodei rheologice, ce nu depinde de acest pas consumator de timp si energie.