Structural Causes of the Non-Newtonian Behavior of Fluid Systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This review considers the well-known results of rheological studies, first of all, the viscosity and flow curves of various dispersed and polymer systems. The existing explanations of the causes of non-Newtonian flow are presented. Various rheological models are described, in which a change in viscosity is associated with a change in the structure of a substance. The new structural rheological model proposed by us is a generalization of the Casson and Cross rheological models. Its scope includes various structured systems: suspensions, emulsions, polymer solutions and melts, micellar solutions, and liquid crystals. Our attention was focused on the features of the stationary shear flow of non-Newtonian systems.

About the authors

V. N. Matveenko

Faculty of Chemistry, Moscow State University

Email: 13121946VNM@gmail.com
119991, Moscow, Russia

E. A. Kirsanov

Faculty of Chemistry, Moscow State University

Author for correspondence.
Email: Kirsanov47@mail.ru
119991, Moscow, Russia

References

  1. Виноградов Г.В., Малкин А.Я. Реология полимеров. М.: Химия, 1977. 440 с.
  2. Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения / пер. с англ. СПб.: Профессия, 2007. 560 с.
  3. Barnes H.A. A Handbook of Elementary Rheology. Institute of № n-Newtonian Fluid Mechanics, University of Wales, Aberystwyth. 2000.
  4. Hunter R.J. Foundations of colloid science. 1995. V. 2. Clarendon Press, Oxford. Chapter 18. Rheology of colloidal dispersions. P. 922.
  5. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур // Физико-химическая механика дисперсных структур. М.: Наука, 1966. С. 3.
  6. Урьев Н.Б. // Успехи химии. 2004. Т. 73. № 1. С. 39.
  7. Бибик Е.Е. Реология дисперсных систем. Л.: Изд-во ЛГУ, 1981. 171 с.
  8. Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии / Пер. с англ. под ред. В.Г. Куличихина. М.: КолосС, 2003. 312 с.
  9. Фройштетер Г.Б., Трилиский К.К., Ищук Ю.Л., Ступак П.М. Реологические и теплофизические свойства пластичных смазок / Под ред. Г.В. Виноградова. М.: Химия, 1980. 176 с.
  10. Кирсанов Е.А., Матвеенко В.Н. Неньютоновское течение дисперсных, полимерных и жидкокристаллических систем. Структурный подход. Москва: ТЕХНОСФЕРА, 2016. 384 с.
  11. Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости / Под ред. Р.Ю. Степанова. М.: Мир, 1973. 758 с.
  12. Tadros Th.F. Introduction // Solid / Liquid dispersions / Ed. Th. F. Tadros. Academic press, London, 1987. P. 1.
  13. Cross M. // J. Colloid Sci. 1965. V. 20. P. 417.
  14. Krieger I.M. // Advances in Colloid and Interface science. 1972. V. 3. P. 111.
  15. Gillespie T. // J. Colloid Sci. 1960. V. 15. P. 219.
  16. Goodeve C.F. // Trans. Faraday Soc. 1939. V. 35. № 2. P. 342.
  17. Tanaka H., White J. // J. Non-Newtonian Fluid Mech. 1980. V. 7. P. 333.
  18. Hunter R.J. // Advances in Colloid and Interface science. 1980. V. 76. P. 107.
  19. Kuhn W. // Z. Phys. Chem. 1932. Bd. 161. S. 1.
  20. Casson N. // Rheology of disperse systems / Ed. Mill C.C. London: Pergamon Press, 1959. P. 84.
  21. Hoffman R.L. // J. Colloid Interface Sci. 1974. V. 46. P. 491.
  22. Scott Blair G.W. // Rheol. Acta. 1966. V. 5. P. 184.
  23. Cheng D.C.-H. // Br. Soc. Rheol. Bull. 1989. V. 32. № 1. P. 1.
  24. Bingham E.C. Fluidity and plasticity. New-York. McGraw-Hill. 1922. 219 p.
  25. Hershell W.H., Bulkey R. // Kolloid Zeitschrift. 1926. Bd. 39. S. 291.
  26. Смольский Б.П., Шульман З.П., Гориславец В.Н. Реодинамика и теплообмен нелинейно вязкопластичных материалов. Минск: Наука и техника, 1975. 446 с.
  27. Ostwald W., Auerbach R. // Kolloid Zeitschrift. 1926. Bd. 38. S. 261.
  28. Krieger I.M., Dougherty T.J. // Trans. Soc. Rheol. 1959. № 3. P. 137.
  29. Buscall R. // Colloids and Surf. A. 1994. V. 83. P. 33.
  30. Williamson R.V. // Ind. Eng. Chem. 1929. V. 21. P. 1108.
  31. Кирсанов Е.А. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2006. Вып. 1–2. С. 21.
  32. Кирсанов Е.А. // Там же. 2012. Вып. 3 (41). С. 79.
  33. Михайлов Н.В., Ребиндер П.А. // Коллоидн. журн. 1955. Т. 17. № 2. С. 107.
  34. Матвеенко В.Н., Кирсанов Е.А. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2011. Т. 52. № 4. С. 243.
  35. Hunter R.J., Frayne J. // J. Colloid Interface Sci. 1980. V. 76. № 1. P. 107.
  36. Ree T., Eyring H. // Appl. Phys. 1955. V. 26. P. 793.
  37. Кирсанов Е.А., Тимошин Ю.Н. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2013. Вып. 3 (45). С. 35.
  38. Кирсанов Е.А., Тимошин Ю.Н. // Там же. 2010. Вып. 4 (34). С. 38.
  39. Oda R., Panizza P., Schmutz M., Lequeux F. // Langmuir. 1997. V. 13. P. 6407.
  40. Hartmann V., Cressely R. // J. Phys. II France. 1997. V. 7. P. 1087.
  41. Кирсанов Е.А., Тимошин Ю.Н. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2012. Вып. 4 (42). С. 71.
  42. Youngsuk Heo. Universal scaling of linear and №nlinear rheological properties of semidilute and concentrated polymer solutions. Thesis Ph.D. University of Michigan. 2008. 122 p.
  43. Матвеенко В.Н., Кирсанов Е.А. Структурное обоснование неньютоновского течения Вестник МГУ. Серия 2. Химия. 2017. Т. 58. № 2. С. 59.
  44. Dzuy Ng.Q., Boger D.V. // J. Rheology. 1983. V. 27. № 4. P. 321.
  45. Hieber C.A., Chiang H.H. // Rheol. Acta. 1989. V. 28. P. 451.
  46. Kalman D.R., Rosen B.A., Wagner N.J. // The XV Intern. Congress on Rheology. 2008. P. 1408.
  47. Grizzuti N., Cavella S., Cicarelli P. // J. Rheol. 1990. V. 34. № 8. P. 1293.
  48. Tuinier R., Kruif C. // J. Colloid Interface Sci. 1999. V. 218. P. 201.
  49. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: ООО ТИД Альянс, 2004. 464 с. Гл. VII.
  50. Markovitz H. // J. Rheology. 1985. V. 29. № 6. P. 777.
  51. Barnes H.A., Walters K. // Rheol. Asta. 1985. V. 24. № 4. P. 323.
  52. Кирсанов Е.А., Матвеенко В.Н. Вязкость и упругость структурированных жидкостей. Москва: ТЕХНОСФЕРА. 2022. 283 с.
  53. Матвеенко В.Н., Кирсанов Е.А., Ремизов С.В. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2006. Т. 47. № 6. С. 393.
  54. Кирсанов Е.А., Ремизов С.В., Новоселова Н.В., Матвеенко В.Н. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2007. Т. 48. № 1. С. 22.
  55. Кирсанов Е.А. Течение дисперсных и жидкокристаллических систем. Иваново: Изд-во “Ивановский государственный университет”. 2006. 232 с.
  56. Maron S.N., Fok S.M. // J. Colloid Sci. 1955. V. 10. P. 482.
  57. Maron S.N., Levy-Pascal A.E. // J. Colloid Sci. 1955. V. 10. P. 494.
  58. Hertel D. Flow of polyethylene melts within and into rectangular ducts investigated by laser-Doppler velocimetry. 2007. PhD Thesis. Friedrich-Alexander-Universitat Erlangen-Nurnberg. Sierke Verlag, Gottingen.
  59. Матвеенко В.Н., Кирсанов Е.А. // Журн. прикл. химии. 2018. Т. 91. Вып. 5. С. 720.
  60. Кирсанов Е.А. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2011. Вып. 4 (38). С. 110.
  61. Кирсанов Е.А., Тимошин Ю.Н. // Там же. 2011. Вып. 1 (35). С. 48.
  62. Кирсанов Е.А., Тимошин Ю.Н. // Там же. 2013. Вып. 3 (45). С. 79.
  63. Матвеенко В.Н., Кирсанов Е.А., Ремизов С.В. // Коллоидн. журн. 1994. Т. 56. № 3. С. 393.
  64. Matveenko V.N., Kirsanov E.A. // Colloids and Surfaces A. 1995. V. 101. P. 1.
  65. Kirsanov E.A., Remizov S.V. // Rheol. Acta. 1999. V. 38. P. 172.

Supplementary files


Copyright (c) 2023 В.Н. Матвеенко, Е.А. Кирсанов