Viskoelastisuus Flashcards
(24 cards)
Maxwell-malli
Mallintaa viskoelastista nestettä
- vaimennin ja jousi sarjassa
- sama leikkausjännitys kohdistuu
- erilainen muodonmuutos
Voigt-malli/Kevin-Voigt-malli
Mallintaa viskoelastista kiinteää
- vaimennin ja jousi rinnan
- sama muodonmuutos kohdistuu
- erilainen leikkausjännitys
Minkälaisen muodonmuutoksen voima aiheuttaa viskoelastisessa materiaalissa?
- elastinen komponentti reagoi välittömästi, palautuu välittömästi
- viskoosi reagoi viiveellä, palautumaton muodonmuutos
Leikkausmoduuli G =
leikkausjännitys t / Leikkausvenymä y
Miksi viskoelastista materiaalia ei voi mitata rotationaalisin menetelmin?
Rakenne rikkoutuu
=> mitattu viskositeetti hajonneen rakenteen viskositeetti
Miten viskoelastisuutta mitataan?
Oskillaatiomittauksin = edestakaisella liikkeellä
CD-mode
Controlled deformation
- leikkausvenymää säädetään
- mitataan tarvittava leikkausjännitys
CS-mode
Controlled stress
- leikkausjännitystä säädetään
- mitataan kuinka suuri leikkausvenymä saadaan aikaiseksi
Vaihekulma
Minkä suuruinen viive leikkausjännityksen ja -venymän käyrillä on: määrittelee onko enemmän viskoosiutta vai elastisuutta
- välillä 0-90
- 0 täysin elastinen
- 90 täysin viskoosi
Oskillointikäyrät; elastinen, viskoosi, viskoelastinen
Elastinen: leikkausjännitys ja -venymä samanaikaiset
Viskoosi: eriaikaiset, kun jännitys palautunut 0, voima saavuttanut huipun
Viskoelastinen: jotain tältä väliltä, käyrien välillä viive
G*
Kompleksinen moduuli
- kuvaa viskoelastista käyttäytymistä kokonaisuudessaan, jakautuu:
- elastinen moduuli G’
- viskoosi moduuli G’’
Varastomoduuli
= Elastinen moduuli
- kuvaa palautuvuutta, kiinteää ominaisuutta
- kuvaa materiaalin varastoimaa energiaa
Häviömoduuli
= Viskoosi moduuli
- kuvaa nestemäistä ominaisuutta
- kuvaa materiaalista ‘häviävää’ energiaa (lämpöenergia)
Häviötekijä, tan =
G’‘(viskoosi)/G’(elastinen)
tan > 1 = enemmän viskoosia ominaisuutta
tan < 1 = enemmän elastista ominaisuutta
Amplitudipyyhkäisy
Taajuus pysyy vakiona, leikkausvenymän amplitudia (aallon korkeus) suurennetaan vähitellen
- mitataan tarvittavaa leikkausjännitystä (CD-mode)
Amplitudipyyhkäisy (tarkoitus)
Selvittää mittausalue, jolla näytteen rakenne ei rikkoudu
Miksi tarvitaan amplitudipyyhkäisy?
Saadaan taajuuspyyhkäisyä varten lineaarinen viskoelastinen alue
Taajuuspyyhkäisy
Amplitudi pysyy vakiona, taajuutta muutetaan mittauksen aikana
- mittauksen aikana taajuutta muutetaan = oskillointia nopeutetaan/hidastetaan
Mitä taajuuspyyhkäisyllä voidaan mallintaa?
Materiaalin aikariippuvaista käyttäytymistä ilman näytteen rikkoutumista
- pienet taajuudet: hidas liike pitkällä aikavälillä/lepotila
- suuret taajuudet: nopea liike lyhyellä aikavälillä
Kietoutuneiden molekyylien verkosto
Hitailla taajuuksilla viskoosi, nopeilla elastinen
- esim. taikinan venytys
Heikko vs vahva geeli
Jos taajuuden kasvaessa käyrä:
- tasainen: vahva geeli
- kasvava: heikko
Miten rakenteen muodostumista voidaan mitata ajan funktiona?
Amplitudi ja taajuus vakio, mitataan pidempiä aikavälejä
- elastisuus kasvaa ajan funktiona (geeliytyminen)
Miten rakenteen muodostumista voidaan mitata lämpötilan funktiona?
Amplitudi ja taajuus vakio, lämpötilaa lasketaan/nostetaan mittauksen aikana
- esim. proteiinien lämpötilariippuvainen geeliytyminen
Leikkausmoduuli G kuvaa…
näytteen jäykkyyttä ja kykyä vastustaa muodonmuutosta
