علم الريولوجيا

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة

علم الريولوجيا ( يُلفظ / riˈɒlədʒi / ؛ من اليونانية القديمة ῥέω ( rhéō ) بمعنى " تدفق " و- λoγία ( logía ) بمعنى " دراسة " ) هو دراسة تدفق المادة ، وخاصة في حالتها السائلة ( سائلة أو غازية ) ، بالإضافة إلى " المواد الصلبة اللينة " ، التي تخضع لظروف تستجيب فيها للقوى المؤثرة عليها بتدفق لدن بدلاً من التشوه المرن . [ 1 ] علم الريولوجيا هو فرع من فروع الفيزياء يُعنى بدراسة تشوه وتدفق المواد، سواء كانت صلبة أو سائلة. [ 2 ] علم الريولوجيا المجهري هو تخصص في علم الريولوجيا على مستوى الجسيمات ، بينما علم الريولوجيا النانوي [ 3 ] [ 4 ] هو تخصص في علم الريولوجيا على المستوى النانوي . [ 5 ]  

صاغ مصطلح "علم الريولوجيا" يوجين سي. بينغهام ، الأستاذ في كلية لافاييت ، عام 1920 بناءً على اقتراح من زميله ماركوس راينر . [ 6 ] [ 7 ] استُلهم المصطلح من مقولة هيراقليطس (التي تُنسب خطأً في كثير من الأحيان إلى سيمبليسيوس )، " بانتا ري" ( πάντα ῥεῖ ، وتعني "كل شيء يتدفق" [ 8 ] [ 9 ] )، واستُخدم في البداية لوصف تدفق السوائل وتشوه المواد الصلبة. وينطبق على المواد ذات البنية المجهرية المعقدة، مثل الطين ، والرواسب ، والمعلقات ، والبوليمرات ، وغيرها من المواد المُكوِّنة للزجاج (مثل السيليكات)، بالإضافة إلى العديد من الأطعمة والمضافات الغذائية، وسوائل الجسم (مثل الدم)، وغيرها من المواد البيولوجية ، وغيرها من المواد التي تنتمي إلى فئة المواد اللينة مثل الطعام.

تتميز الموائع النيوتونية بمعامل لزوجة واحد عند درجة حرارة محددة. ورغم أن هذه اللزوجة تتغير بتغير درجة الحرارة، إلا أنها لا تتغير بتغير معدل الإجهاد . وتُظهر مجموعة صغيرة فقط من الموائع هذه اللزوجة الثابتة. أما المجموعة الأكبر من الموائع التي تتغير لزوجتها بتغير معدل الإجهاد ( سرعة التدفق النسبية ) فتُسمى الموائع غير النيوتونية .

يُفسر علم الريولوجيا عمومًا سلوك السوائل غير النيوتونية من خلال تحديد الحد الأدنى من الدوال اللازمة لربط الإجهادات بمعدل تغير الانفعال أو معدلات الانفعال. على سبيل المثال، يمكن تقليل لزوجة الكاتشب بالرج (أو أشكال أخرى من التحريك الميكانيكي، حيث تؤدي الحركة النسبية للطبقات المختلفة في المادة إلى تقليل اللزوجة)، بينما لا يمكن ذلك مع الماء. يُعد الكاتشب مادةً مُخففة بالقص، مثل الزبادي وطلاء المستحلب ( المعروف في الولايات المتحدة باسم طلاء اللاتكس أو طلاء الأكريليك )، حيث تُظهر خاصية الانسيابية ، إذ تؤدي زيادة سرعة التدفق النسبية إلى تقليل اللزوجة، على سبيل المثال، بالتحريك. تُظهر بعض المواد غير النيوتونية الأخرى سلوكًا معاكسًا، وهو خاصية زيادة اللزوجة مع التشوه النسبي، وتُسمى مواد مُكثفة بالقص أو مواد مُتمددة . منذ أن وضع السير إسحاق نيوتن مفهوم اللزوجة، فإن دراسة السوائل ذات اللزوجة المعتمدة على معدل الإجهاد تسمى أيضًا ميكانيكا الموائع غير النيوتونية . [ 2 ]

يُعرف التوصيف التجريبي للسلوك الريولوجي للمادة باسم قياس الريولوجيا ، على الرغم من أن مصطلح الريولوجيا يُستخدم غالبًا كمرادف لقياس الريولوجيا، لا سيما من قِبل الباحثين التجريبيين. وتشمل الجوانب النظرية للريولوجيا العلاقة بين سلوك التدفق/التشوه للمادة وبنيتها الداخلية (مثل توجيه واستطالة جزيئات البوليمر)، وسلوك التدفق/التشوه للمواد التي لا يمكن وصفها باستخدام ميكانيكا الموائع الكلاسيكية أو المرونة.

نِطَاق

يهتم علم الريولوجيا عمليًا بتوسيع نطاق ميكانيكا الأوساط المتصلة لوصف تدفق المواد التي تُظهر مزيجًا من السلوك المرن واللزج واللدن ، وذلك من خلال الجمع الأمثل بين المرونة وميكانيكا الموائع ( النيوتونية ) . كما يهتم بتوقع السلوك الميكانيكي (على مستوى ميكانيكا الأوساط المتصلة) بناءً على البنية الميكروية أو النانوية للمادة، مثل الحجم الجزيئي وبنية البوليمرات في المحلول أو توزيع حجم الجسيمات في معلق صلب. تتدفق المواد ذات خصائص الموائع عند تعرضها للإجهاد ، والذي يُعرَّف بأنه القوة لكل وحدة مساحة. توجد أنواع مختلفة من الإجهاد (مثل القص والالتواء، إلخ)، ويمكن أن تستجيب المواد بشكل مختلف تحت تأثير إجهادات مختلفة. يركز جزء كبير من علم الريولوجيا النظري على ربط القوى والعزوم الخارجية بالإجهادات الداخلية، وتدرجات الانفعال الداخلي، وسرعات التدفق. [ 2 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

ميكانيكا الأوساط المتصلة : دراسة فيزياء المواد المتصلةميكانيكا المواد الصلبة : دراسة فيزياء المواد المتصلة ذات الشكل الثابت المحدد.تصف المرونة المواد التي تعود إلى شكلها الأصلي بعد إزالة الإجهادات المطبقة عليها.
تُعرّف اللدونة بأنها المواد التي تتشوه بشكل دائم بعد تعرضها لإجهاد كافٍ.علم الريولوجيا: دراسة المواد التي تتميز بخصائص صلبة وسائلة.
ميكانيكا الموائع : دراسة فيزياء المواد المتصلة التي تتشوه عند تعرضها لقوة.لا تخضع السوائل غير النيوتونية لمعدلات إجهاد تتناسب مع إجهاد القص المطبق.
تخضع السوائل النيوتونية لمعدلات إجهاد تتناسب مع إجهاد القص المطبق.

يجمع علم الريولوجيا بين مجالي اللدونة وديناميكا الموائع غير النيوتونية، اللذين يبدوان غير مترابطين ، من خلال إدراك أن المواد التي تخضع لهذا النوع من التشوه لا تستطيع تحمل إجهاد (وخاصة إجهاد القص ، نظرًا لسهولة تحليل تشوه القص) في حالة التوازن الساكن. وبهذا المعنى، يُعتبر الجسم الصلب الذي يخضع لتشوه لدن سائلًا ، على الرغم من عدم وجود معامل لزوجة مرتبط بهذا التدفق. أما الريولوجيا الحبيبية فتشير إلى الوصف الميكانيكي المتصل للمواد الحبيبية .

تتمثل إحدى المهام الرئيسية لعلم الريولوجيا في تحديد العلاقات بين الانفعالات (أو معدلات الانفعال) والإجهادات عن طريق القياس، على الرغم من أن استخدام البيانات التجريبية يتطلب أيضًا عددًا من التطورات النظرية (مثل ضمان ثبات الإطار المرجعي). تُعرف هذه التقنيات التجريبية باسم قياس الريولوجيا ، وهي تُعنى بتحديد دوال ريولوجية محددة بدقة للمواد . بعد ذلك، يمكن معالجة هذه العلاقات رياضيًا باستخدام الطرق الراسخة في ميكانيكا الأوساط المتصلة .

يُطلق على توصيف التدفق أو التشوه الناجم عن مجال إجهاد قص بسيط اسم قياس التدفق القصي (أو علم التدفق القصي). أما دراسة التدفقات التمددية فتُسمى علم التدفق التمددي . يُعدّ التدفق القصي أسهل بكثير في الدراسة، وبالتالي تتوفر بيانات تجريبية أكثر بكثير عنه مقارنةً بالتدفقات التمددية.

اللزوجة المرنة

  • تُعدّ خصائص السوائل والمواد الصلبة ذات أهمية على المدى الطويل: نأخذ في الاعتبار تطبيق إجهاد ثابت (ما يسمى بتجربة الزحف ):
    • إذا قاومت المادة، بعد بعض التشوه، المزيد من التشوه في نهاية المطاف، فإنها تعتبر مادة صلبة
    • أما إذا تدفقت المادة إلى ما لا نهاية، فإنها تعتبر سائلاً.
  • وعلى النقيض من ذلك، فإن السلوك المرن واللزج (أو المتوسط، اللزج المرن ) يكون ذا صلة في الأوقات القصيرة ( السلوك العابر ): نعيد النظر مرة أخرى في تطبيق إجهاد ثابت: [ 13 ]
    • إذا ازداد إجهاد تشوه المادة خطيًا مع ازدياد الإجهاد المطبق، فإن المادة تتمتع بمرونة خطية ضمن النطاق الذي تُظهر فيه إجهادات قابلة للاسترداد. وتُعد المرونة عملية مستقلة عن الزمن أساسًا، إذ تظهر الإجهادات لحظة تطبيق الإجهاد، دون أي تأخير زمني.
    • إذا ازداد معدل تشوه المادة خطيًا مع ازدياد الإجهاد المطبق، فإن المادة تكون لزجة بالمعنى النيوتوني. وتتميز هذه المواد بوجود فارق زمني بين الإجهاد الثابت المطبق وأقصى انفعال.
    • إذا تصرفت المادة كمزيج من المكونات اللزجة والمرنة، فإنها تُسمى مادة لزجة مرنة. نظرياً، يمكن لهذه المواد أن تُظهر تشوهاً فورياً كما في المواد المرنة، وتشوهاً متأخراً يعتمد على الزمن كما في السوائل.
  • اللدونة هي السلوك الذي يُلاحظ بعد تعرض المادة لإجهاد الخضوع : فالمادة التي تتصرف كجسم صلب تحت إجهادات منخفضة قد تبدأ بالتدفق عند تجاوز مستوى معين من الإجهاد، يُسمى إجهاد الخضوع . يُستخدم مصطلح " جسم صلب لدن" عندما يكون عتبة اللدونة هذه مرتفعة نسبيًا، بينما يُستخدم مصطلح "سائل إجهاد الخضوع" عندما تكون عتبة الإجهاد منخفضة نسبيًا. مع ذلك، لا يوجد فرق جوهري بين المفهومين.

أرقام بلا أبعاد

رقم ديبورا

على أحد طرفي الطيف، نجد سائلاً غير لزج أو سائلاً نيوتونياً بسيطاً، وعلى الطرف الآخر، جسماً صلباً؛ وبالتالي، يقع سلوك جميع المواد في مكان ما بين هذين الطرفين. يتميز اختلاف سلوك المادة بمستوى وطبيعة المرونة الموجودة فيها عند تشوهها، مما يؤدي إلى تحول سلوكها إلى النظام غير النيوتوني. صُمم رقم ديبورا، وهو مقياس لا بُعدي، لحساب درجة السلوك غير النيوتوني في التدفق. يُعرَّف رقم ديبورا بأنه نسبة زمن الاسترخاء المميز (الذي يعتمد كلياً على المادة وظروف أخرى كدرجة الحرارة) إلى زمن التجربة أو الملاحظة المميز. [ 7 ] [ 14 ] تمثل أرقام ديبورا الصغيرة تدفقاً نيوتونياً، بينما يحدث سلوك غير نيوتوني (مع وجود تأثيرات لزجة ومرنة) عند أرقام ديبورا متوسطة المدى، وتشير أرقام ديبورا العالية إلى جسم صلب مرن/صلب. ولأن رقم ديبورا كمية نسبية، فإن البسط أو المقام قد يُغيران قيمته. يمكن الحصول على رقم ديبورا صغير جدًا لسائل ذي وقت استرخاء صغير للغاية أو وقت تجريبي كبير جدًا، على سبيل المثال.

رقم رينولدز

في ميكانيكا الموائع ، يُعدّ رقم رينولدز مقياسًا لنسبة قوى القصور الذاتي (vsρ{\displaystyle v_{s}\rho }) إلى قوى اللزوجة (μل{\displaystyle {\frac {\mu }{L}}}وبالتالي، يحدد هذا الرقم الأهمية النسبية لهذين النوعين من التأثيرات في ظروف تدفق معينة. عند أرقام رينولدز المنخفضة، تسود التأثيرات اللزجة ويكون التدفق انسيابيًا ، بينما عند أرقام رينولدز العالية، تسود تأثيرات القصور الذاتي وقد يكون التدفق مضطربًا . مع ذلك، ولأن علم الريولوجيا يهتم بالسوائل التي لا تمتلك لزوجة ثابتة ، بل تتغير مع التدفق والزمن، فإن حساب رقم رينولدز قد يكون معقدًا.

يُعدّ هذا الرقم أحد أهم الأرقام اللابعدية في ديناميكا الموائع ، ويُستخدم عادةً، إلى جانب أرقام لابعدية أخرى، كمعيار لتحديد التشابه الديناميكي . فعندما يكون لنمطين من التدفق متشابهين هندسيًا، ربما في سوائل مختلفة وبمعدلات تدفق مختلفة، نفس قيم الأرقام اللابعدية ذات الصلة، يُقال إنهما متشابهان ديناميكيًا.

وعادةً ما يتم تقديمها على النحو التالي:

Rهـ=ρus2لμusل2=ρusلμ=usلν{\displaystyle \mathrm {Re} ={\frac {\rho {\frac {u_{s}^{2}}{L}}}{\mu {\frac {u_{s}}{L^{2}}}}}={\frac {\rho u_{s}L}{\mu }}={\frac {u_{s}L}{\nu }}}

أين:

  • u s – متوسط ​​سرعة التدفق ، [ms −1 ]
  • L - الطول المميز، [م]
  • μ – لزوجة السائل الديناميكية (المطلقة) ، [N sm −2 ] أو [Pa s]
  • ν – لزوجة السائل الحركية:v=μρ{\displaystyle v={\frac {\mu }{\rho }}}، [م 2 ث −1 ]
  • ρ – كثافة السائل ، [كجم م −3 ].

قياس

أجهزة قياس اللزوجة هي أدوات تُستخدم لتحديد الخصائص الريولوجية للمواد، وخاصة السوائل المنصهرة أو المحاليل. تُسلط هذه الأجهزة مجال إجهاد أو تشوهًا محددًا على السائل، وتراقب التشوه أو الإجهاد الناتج. يمكن تشغيل هذه الأجهزة في تدفق ثابت أو تدفق متذبذب، في كل من القص والتمدد.

التطبيقات

تُستخدم علم الريولوجيا في علوم المواد ، والهندسة ، والجيوفيزياء ، وعلم وظائف الأعضاء ، وعلم الأحياء البشري ، والصيدلة . وتُوظَّف علوم المواد في إنتاج العديد من المواد ذات الأهمية الصناعية، مثل الإسمنت والدهانات والشوكولاتة ، والتي تتميز بخصائص تدفق معقدة. بالإضافة إلى ذلك، تُعد نظرية اللدونة ذات أهمية مماثلة في تصميم عمليات تشكيل المعادن. كما أن علم الريولوجيا وتوصيف الخصائص المرنة اللزجة في إنتاج واستخدام المواد البوليمرية أمر بالغ الأهمية لإنتاج العديد من المنتجات المستخدمة في القطاعين الصناعي والعسكري. وتُعد دراسة خصائص تدفق السوائل مهمة للصيادلة العاملين في تصنيع العديد من الأشكال الدوائية، مثل السوائل البسيطة والمراهم والكريمات والمعاجين وغيرها. ويُعد سلوك تدفق السوائل تحت الضغط المطبق ذا أهمية كبيرة في مجال الصيدلة. وتُستخدم خصائص التدفق كأدوات مهمة لمراقبة الجودة للحفاظ على جودة المنتج وتقليل التباينات بين الدفعات.

علم المواد

البوليمرات

يمكن تقديم أمثلة لتوضيح التطبيقات المحتملة لهذه المبادئ في حل المشكلات العملية المتعلقة بمعالجة [ 15 ] واستخدام المطاط والبلاستيك والألياف . تُشكل البوليمرات المواد الأساسية في صناعات المطاط والبلاستيك ، ولها أهمية بالغة في صناعات النسيج والبترول والسيارات والورق والأدوية . وتحدد خصائصها المرنة اللزجة الأداء الميكانيكي للمنتجات النهائية لهذه الصناعات، بالإضافة إلى نجاح طرق المعالجة في المراحل الوسيطة من الإنتاج.

في المواد المرنة اللزجة ، مثل معظم البوليمرات والبلاستيك، يعتمد وجود سلوك شبيه بالسوائل على خصائص المادة، وبالتالي يتغير بتغير معدل تطبيق القوة، أي سرعة تطبيقها. تتصرف لعبة السيليكون " سيلي بوتي " بشكل مختلف تمامًا تبعًا لسرعة تطبيق القوة. فعند سحبها ببطء، تُظهر تدفقًا مستمرًا، مشابهًا لما يُلاحظ في السوائل عالية اللزوجة. أما عند ضربها بقوة وبشكل مباشر، فإنها تتحطم مثل زجاج السيليكات .

بالإضافة إلى ذلك، يخضع المطاط التقليدي لانتقال زجاجي (يُطلق عليه غالبًا انتقال المطاط إلى الزجاج ). على سبيل المثال، نجمت كارثة مكوك الفضاء تشالنجر عن استخدام حلقات مطاطية دائرية (O-rings) عند درجة حرارة أقل بكثير من درجة حرارة انتقالها الزجاجي في صباح بارد بشكل غير معتاد في فلوريدا، وبالتالي لم تتمكن من الانثناء بشكل كافٍ لتشكيل موانع تسرب مناسبة بين أجزاء معززي الصاروخ اللذين يعملان بالوقود الصلب .

البوليمرات الحيوية

البنية الخطية للسليلوز - المكون الأكثر شيوعًا في جميع الكائنات الحية النباتية العضوية على الأرض. * لاحظ وجود روابط هيدروجينية تزيد من اللزوجة عند أي درجة حرارة وضغط. هذا تأثير مشابه لتأثير التشابك البوليمري ، ولكنه أقل وضوحًا.

سول-جل

يمكن مراقبة عملية بلمرة رباعي إيثيل أورثوسيليكات (TEOS) والماء لتشكيل جزيئات السيليكا المائية غير المتبلورة (Si-OH) من الناحية الريولوجية بواسطة عدد من الطرق المختلفة.

بضبط لزوجة المحلول الغرواني ضمن نطاق مناسب، يمكن سحب ألياف زجاجية عالية الجودة وألياف خزفية مقاومة للحرارة ، تُستخدم على التوالي في أجهزة الاستشعار الليفية البصرية والعزل الحراري . وتُعدّ آليات التحلل المائي والتكثيف ، والعوامل الريولوجية التي تُؤثر على بنية المحلول الغرواني، من أهمّ المسائل في علم وتكنولوجيا المحلول الغرواني .

الجيوفيزياء

يشمل علم الجيوفيزياء دراسة تدفق الحمم البركانية المنصهرة وتدفقات الحطام (الانهيارات الطينية السائلة). ويتناول هذا الفرع العلمي أيضًا مواد الأرض الصلبة التي لا تُظهر تدفقًا إلا على مدى فترات زمنية طويلة. وتُعرف المواد التي تُظهر سلوكًا لزجًا باسم "الريد" . على سبيل المثال، يمكن أن يتدفق الجرانيت بشكل لدن مع إجهاد خضوع ضئيل عند درجات حرارة الغرفة (أي تدفق لزج). وتشير تجارب الزحف طويلة الأمد (حوالي 10 سنوات) إلى أن لزوجة الجرانيت والزجاج في الظروف المحيطة تبلغ حوالي 10²⁰ بويز . [ 16 ] [ 17 ]

علم وظائف الأعضاء

يشمل علم وظائف الأعضاء دراسة العديد من سوائل الجسم ذات التركيب والبنية المعقدة، والتي تُظهر بالتالي نطاقًا واسعًا من خصائص التدفق المرن اللزج. وعلى وجه الخصوص، يوجد فرع متخصص لدراسة تدفق الدم يُسمى علم ريولوجيا الدم . وهو دراسة خصائص تدفق الدم ومكوناته ( البلازما والعناصر الخلوية، بما في ذلك خلايا الدم الحمراء وخلايا الدم البيضاء والصفائح الدموية ). تتحدد لزوجة الدم بلزوجة البلازما، والهيماتوكريت (النسبة الحجمية لخلايا الدم الحمراء، التي تُشكل 99.9% من العناصر الخلوية)، والسلوك الميكانيكي لخلايا الدم الحمراء. لذلك، تُعد ميكانيكا خلايا الدم الحمراء العامل الرئيسي المحدد لخصائص تدفق الدم. ( يخضع الجسم الزجاجي للعين لملاحظات ريولوجية، لا سيما أثناء دراسات تسييل الجسم الزجاجي المرتبط بالعمر، أو ما يُعرف بالانفصال الزجاجي ). [ 18 ]

تُعدّ خاصية ترقق الدم عند القص في التدفق القصي المستقر السمة الرئيسية لعلم ريولوجيا الدم. وتشمل الخصائص الريولوجية غير النيوتونية الأخرى التي يمكن أن يُظهرها الدم اللدونة الكاذبة ، والمرونة اللزجة ، والتغير الانسيابي . [ 19 ]

تكتل خلايا الدم الحمراء

توجد فرضيتان رئيسيتان حاليًا لتفسير تنبؤات تدفق الدم واستجابات ترقق القص . كما يحاول النموذجان إثبات دافع تكتل خلايا الدم الحمراء القابل للانعكاس، على الرغم من أن الآلية لا تزال محل نقاش. يوجد تأثير مباشر لتكتل خلايا الدم الحمراء على لزوجة الدم ودورانه. [ 20 ] يمكن أن توفر أسس علم جريان الدم معلومات لنمذجة السوائل الحيوية الأخرى. [ 19 ] تقترح فرضية الربط أو "الربط المتقاطع" أن الجزيئات الكبيرة تربط خلايا الدم الحمراء المتجاورة فيزيائيًا لتكوين هياكل رول. يحدث هذا من خلال امتزاز الجزيئات الكبيرة على أسطح خلايا الدم الحمراء. [ 19 ] [ 20 ] تقترح فرضية طبقة الاستنزاف آلية معاكسة. ترتبط أسطح خلايا الدم الحمراء معًا بواسطة تدرج الضغط الأسموزي الناتج عن تداخل طبقات الاستنزاف. [ 19 ] يمكن تفسير تأثير ميل خلايا الدم الحمراء للتجمع (Rouleaux) بتركيز الهيماتوكريت والفيبرينوجين في ريولوجيا الدم الكامل. [ 19 ] من بين التقنيات التي يستخدمها الباحثون: الحبس البصري وتقنية الموائع الدقيقة لقياس تفاعل الخلايا في المختبر. [ 20 ]

الأمراض والتشخيص

ثبت أن تغيرات اللزوجة مرتبطة بأمراض مثل فرط اللزوجة، وارتفاع ضغط الدم، وفقر الدم المنجلي، وداء السكري. [ 19 ] وتُعد قياسات اللزوجة الدموية وتقنيات الاختبارات الجينية من التدابير الوقائية والأدوات التشخيصية. [ 19 ] [ 21 ]

كما تم ربط خصائص تدفق الدم بتأثيرات الشيخوخة، وخاصة ضعف سيولة الدم، وقد أظهرت الدراسات أن النشاط البدني قد يحسن من لزوجة الدم. [ 22 ]

علم الحيوان

تستفيد العديد من الحيوانات من الظواهر الريولوجية، فعلى سبيل المثال، تستغل أسماك الرمل الخصائص الريولوجية الحبيبية للرمل الجاف للسباحة فيه، أو تستخدم الرخويات البرية مخاط الحلزون للحركة اللاصقة . وتنتج بعض الحيوانات سوائل معقدة داخلية متخصصة ، مثل المخاط اللزج الذي تنتجه ديدان المخمل لشل حركة الفريسة، أو المخاط سريع التصلب تحت الماء الذي تفرزه أسماك الهاج فيش لردع المفترسات. [ 23 ]

علم ريولوجيا الأغذية

تُعدّ خصائص انسياب الطعام مهمة في تصنيع ومعالجة المنتجات الغذائية، مثل الجبن [ 24 ] والجيلاتو [ 25 ] . كما أن انسياب الطعام بشكل مناسب ضروري لتحضير العديد من الأطعمة الشائعة، لا سيما الصلصات [ 26 ] ، وتتبيلات السلطة [ 27 ] ، والزبادي [ 28 ] ، والفوندو [ 29 ] .

عوامل التكثيف ، أو المُكثِّفات، هي مواد تُضاف إلى المحاليل المائية لزيادة لزوجتها دون تغيير خصائصها الأخرى بشكل ملحوظ، مثل الطعم. تُضفي هذه العوامل قوامًا متماسكًا، وتزيد من استقرارها ، وتُحسِّن تعليق المكونات المُضافة. تُستخدم عوامل التكثيف غالبًا كمضافات غذائية وفي مستحضرات التجميل ومنتجات العناية الشخصية . بعض عوامل التكثيف هي عوامل تبلور تُشكِّل هلامًا . تُستخدم هذه العوامل لتكثيف وتثبيت المحاليل السائلة والمستحلبات والمعلقات . تذوب في الطور السائل كمزيج غرواني يُشكِّل بنية داخلية ضعيفة التماسك. تعتمد مُكثِّفات الطعام عادةً على السكريات المتعددة ( النشويات ، والصمغ النباتي ، والبكتين )، أو البروتينات . [ 30 ] [ 31 ]

علم ريولوجيا الخرسانة

تعتمد قابلية تشغيل الخرسانة والملاط على الخصائص الريولوجية لعجينة الأسمنت الطازجة . تتحسن الخواص الميكانيكية للخرسانة المتصلبة عند استخدام كمية أقل من الماء في تصميم الخلطة، إلا أن تقليل نسبة الماء إلى الأسمنت قد يُصعّب عملية الخلط والتطبيق. ولتجنب هذه الآثار غير المرغوب فيها، تُضاف عادةً مواد فائقة التلدين لتقليل إجهاد الخضوع الظاهري ولزوجة العجينة الطازجة. تُحسّن هذه المواد بشكل كبير من خواص الخرسانة والملاط. [ 32 ]

علم ريولوجيا البوليمر المملوء

يُعدّ دمج أنواع مختلفة من الحشوات في البوليمرات وسيلة شائعة لخفض التكلفة وإضفاء خصائص ميكانيكية وحرارية وكهربائية ومغناطيسية مرغوبة على المادة الناتجة. وتأتي المزايا التي توفرها أنظمة البوليمرات المحشوة مصحوبة بزيادة في تعقيد السلوك الريولوجي. [ 33 ]

عند النظر في استخدام الحشوات، عادةً ما يكون من الضروري إيجاد حل وسط بين تحسين الخواص الميكانيكية في الحالة الصلبة من جهة، وزيادة صعوبة معالجة المصهور، ومشكلة تحقيق توزيع متجانس للحشوة في مصفوفة البوليمر، وجدوى العملية الاقتصادية نتيجةً لخطوة المزج الإضافية من جهة أخرى. لا تتحدد الخواص الريولوجية للبوليمرات المحشوة بنوع الحشوة وكميتها فحسب، بل أيضاً بشكل جزيئاتها وحجمها وتوزيع أحجامها. تزداد لزوجة الأنظمة المحشوة عموماً مع زيادة نسبة الحشوة. ويمكن التخفيف من ذلك جزئياً من خلال توزيعات واسعة لأحجام الجزيئات عبر تأثير فارس . [ 34 ] يُعد انتقال الإجهاد عند سطح التماس بين الحشوة والبوليمر عاملاً إضافياً . ويمكن تعزيز الالتصاق السطحي بشكل كبير باستخدام عامل ربط يلتصق جيداً بكل من البوليمر وجزيئات الحشوة. وبالتالي، يُعد نوع وكمية المعالجة السطحية للحشوة من المعايير الإضافية التي تؤثر على الخواص الريولوجية والمادية للأنظمة البوليمرية المحشوة.

من المهم مراعاة انزلاق الجدار عند إجراء توصيف الخواص الريولوجية للمواد ذات الحشو العالي، حيث يمكن أن يكون هناك فرق كبير بين الإجهاد الفعلي والإجهاد المقاس. [ 35 ]

أخصائي ريولوجيا

عالم الريولوجيا هو عالم أو مهندس متعدد التخصصات يدرس تدفق السوائل المعقدة أو تشوه المواد الصلبة اللينة. لا يُعدّ الريولوجيا تخصصًا أساسيًا في الجامعة، ولا يوجد مؤهل محدد لعالم الريولوجيا. يحمل معظم علماء الريولوجيا مؤهلات في الرياضيات، أو العلوم الفيزيائية (مثل الكيمياء ، والفيزياء ، والجيولوجيا ، وعلم الأحياء ) ، أو الهندسة (مثل الهندسة الميكانيكية ، والهندسة الكيميائية ، وعلوم المواد، وهندسة البلاستيك، والهندسة المدنية )، أو الطب ، أو بعض التقنيات، لا سيما في مجال المواد أو الغذاء . عادةً ما تُدرس الريولوجيا بشكل محدود عند الحصول على الشهادة الجامعية، ولكن الشخص الذي يعمل في هذا المجال يُوسّع معرفته خلال دراساته العليا أو من خلال حضور دورات تدريبية قصيرة والانضمام إلى جمعية مهنية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بارنز، هوارد أ.؛ هاتون، جون فليتشر؛ والترز، ك. (يونيو 1989). مقدمة في علم الريولوجيا . إلسيفير. ISBN 978-0-444-87140-4.
  2. 1 2 3 دبليو. آر. شووالتر (1978) ميكانيكا الموائع غير النيوتونية، بيرغامون، رقم ISBN 0-08-021778-8
  3. ↑ "توصيف مواد الأسفلت باستخدام مجهر المسح المجهري" ، التقدم في مواد الأسفلت ، دار وود هيد للنشر، الصفحات 97-132 ، 1 يناير 2015، doi : 10.1016/B978-0-08-100269-8.00004-0 ، تاريخ الاسترجاع : 15 يونيو 2026 
  4. ↑ "علم الريولوجيا النانوية" . nanomat.uni-koeln.de . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-06-2026 .
  5. ↑ هوانغ، جون؛ يان، بين؛ فغيهنجاد، علي؛ شو، هاولان؛ زينغ، هونغبو (2014-02-01). "فهم علم الريولوجيا النانوية وقوى السطح للأغشية الرقيقة المحصورة" . مجلة الريولوجيا الكورية الأسترالية . 26 (1): 3-14 . doi : 10.1007/s13367-014-0002-8 . ISSN 2093-7660 . 
  6. ↑ جيمس فريمان ستيف (1 يناير 1996). الأساليب الريولوجية في هندسة عمليات تصنيع الأغذية . دار فريمان للنشر. رقم ISBN 978-0-9632036-1-8.
  7. ١ ٢ رقم ديبورا مؤرشف بتاريخ ١٣ أبريل ٢٠١١ في أرشيف الإنترنت
  8. ↑ بارنز، جوناثان (1982). فلاسفة ما قبل سقراط . روتليدج. ISBN 978-0-415-05079-1.
  9. ^ بيريس، آن؛ جياكومين، AJ (2014). "" كل شيء يتدفق "" الريولوجيا التطبيقية . 24 52918. دوى : 10.3933/ApplRheol-24-52918 . S2CID 195789095 .  
  10. ↑ آر بي بيرد، دبليو إي ستيوارت، إي إن لايتفوت (1960)، ظواهر النقل، جون وايلي وأولاده، رقم ISBN 0-471-07392-X.
  11. ↑ ر. بيرين بيرد، تشارلز ف. كورتيس، روبرت س. أرمسترونغ (1989)، ديناميكيات السوائل البوليمرية، المجلد 1 و2، وايلي إنترساينس، ISBN 0-471-51844-1و 978-0471518440.
  12. ↑ فيث أ. موريسون (2001)، فهم علم الريولوجيا، مطبعة جامعة أكسفورد، رقم ISBN 0-19-514166-0و 978-0195141665.
  13. ↑ ويليام ن. فيندلي، جيمس س. لاي، كاسيف أوناران (1989)، الزحف والاسترخاء في المواد اللزجة المرنة غير الخطية، منشورات دوفر
  14. ↑ راينر، م. (1964). "عدد ديبورا". فيزياء اليوم . 17 (1): 62. Bibcode : 1964PhT....17a..62R . doi : 10.1063/1.3051374 .
  15. ↑ شينوي، آرون ف.؛ سايني، د. ر. (1996). ريولوجيا ومعالجة مصهور اللدائن الحرارية . نيويورك: مارسيل ديكر إنك. ISBN 978-0-8247-9723-2.
  16. ^ كوماجاي ، ناويتشي. ساساجيما، ساداو؛ إيتو، هيديبومي (1978). " " تجربة زحف طويلة الأمد على الصخور: نتائج 20 سنة على العينات الكبيرة و 3 سنوات على العينات الصغيرة ] . مجلة جمعية علوم المواد باليابان (باللغة اليابانية). 27 (293): 155– 161. دوى : 10.2472/jsms.27.155 .
  17. ↑ فانوني، م.؛ سوردوني، أ.؛ موليسيني، ج. (2011). "زمن الاسترخاء ولزوجة زجاج السيليكا المنصهر عند درجة حرارة الغرفة". المجلة الأوروبية للفيزياء E. 34 ( 9): 9-14 . doi : 10.1140/epje/i2011-11092-9 . PMID 21947892. S2CID 2246471 .  
  18. ↑ باسكرت ، أو. ك.، وميسلمان، هـ. ج.؛ ميسلمان (2003). "ريولوجيا الدم وديناميكا الدم". ندوات في التخثر والإرقاء . 29 (5): 435-450 . doi : 10.1055/s-2003-44551 . PMID 14631543. S2CID 17873138 .  
  19. 1 2 3 4 5 6 7 بيريس، أنتوني ن.؛ هورنر، جيفري س.؛ جاروالا، سوهام؛ أرمسترونغ، ماثيو ج.؛ فاغنر، نورمان ج. (2021). "التطورات الحديثة في علم ريولوجيا الدم: مراجعة". المادة اللينة . 17 (47): 10591-10613 . arXiv : 2109.05088 . Bibcode : 2021SMat...1710591B . doi : 10.1039 /D1SM01212F . PMID 34787149. S2CID 237492003 .  
  20. 1 2 3 لي، كيسونغ؛ فاغنر، كريستيان؛ بريزيف، ألكسندر ف. (2017). "تقييم التفاعل الناتج عن "الجسر المتقاطع" لخلايا الدم الحمراء باستخدام الحبس البصري المقترن بتقنية الموائع الدقيقة" . مجلة البصريات الطبية الحيوية . 22 (9) 091516. Bibcode : 2017JBO....22i1516L . doi : 10.1117/1.JBO.22.9.091516 . PMID 28636066. S2CID 27534435 .  
  21. ↑ هيرست، آنا سي إي؛ روبن، ناثانيال إتش . (2020). "التشوه الشكلي في عصر التشخيص الجينومي" . مجلة الطب الشخصي . 10 (1): 18. doi : 10.3390/jpm10010018 . PMC 7151624. PMID 32192103 .  
  22. ↑ سيموندز، مايكل جيه؛ ميسلمان، هربرت جيه؛ باسكرت، أوغوز كيه (2013). "ريولوجيا الدم والشيخوخة" . مجلة طب القلب لكبار السن . 10 (3): 291-301 . doi : 10.3969/j.issn.1671-5411.2013.03.010 (غير نشط في 12 يوليو 2025). PMC 3796705. PMID 24133519 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  23. ^ روهس، باتريك أ. بيرجفريوند، جوتام؛ بيرتش، باسكال؛ غستول، ستيفان J.؛ فيشر، بيتر (2021). "السوائل المعقدة في استراتيجيات بقاء الحيوان" . المادة الناعمة . 17 (11): 3022–3036 . أرخايف : 2005.00773 . بيب كود : 2021SMat...17.3022R . دوى : 10.1039/D1SM00142F . بميد 33729256 . S2CID 232260738 .  
  24. ↑ إس. جوناسيكاران، إم. محمد (2003)، ريولوجيا الجبن وقوامه ، مطبعة سي آر سي، رقم ISBN 1-58716-021-8
  25. ↑ سيلاغي، فلورينا؛ وآخرون . (يوليو 2010). "تقدير الخصائص الريولوجية للجيلاتو باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة بتقنية فورييه". مجلة أبحاث الغذاء الدولية . 43 (6): 1624-1628 . doi : 10.1016/j.foodres.2010.05.007 . 
  26. ↑ أوكونكو، فالنتين سي.؛ مبا، أوجان آي.؛ كوفيه، إبينيزر إم.؛ نغادي، مايكل أو. (نوفمبر 2021). "الخواص الريولوجية لصلصات اللحوم وتأثير درجة الحرارة عليها" . تكنولوجيا الأغذية والعمليات الحيوية . 14 (11): 2146-2160 . doi : 10.1007/s11947-021-02709-9 . S2CID 238223322 . 
  27. ^ فرانكو، خوسيه ماريا. غيريرو، أنطونيو؛ جاليجوس، كريسبولو (1995). "ريولوجية ومعالجة مستحلبات تتبيلة السلطة" . ريولوجيكا اكتا . 34 (6): 513–524 . بيب كود : 1995AcRhe..34..513F . دوى : 10.1007/BF00712312 . S2CID 94776693 . 
  28. ↑ بينيزيك، ت.؛ ماينغونات، ج. ف. (يناير 1994). "توصيف الخصائص الريولوجية للزبادي - مراجعة". مجلة هندسة الأغذية . 21 (4): 447-472 . doi : 10.1016/0260-8774(94)90066-3 .
  29. ↑ بيرتش، باسكال؛ سافوراني، لورا؛ فيشر، بيتر (31 يناير 2019). " خواص انسياب فوندو الجبن السويسري" . ACS Omega . 4 (1): 1103–1109 . doi : 10.1021/acsomega.8b02424 . PMC 6648832. PMID 31459386 .  
  30. ↑ بي إم ماكينا، وجي جي لينغ (2003). قوام الطعام - مقدمة في علم ريولوجيا الطعام وقياسه . إلسيفير ساينس. ISBN 978-1-85573-673-3تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-09-2009 .
  31. ↑ نيكولايف إل كيه، نيكولايف بي إل، "دراسة تجريبية للخصائص الريولوجية للجبن المذاب "حليب"" ، عمليات ومعدات إنتاج الأغذية، العدد 4 (18)، 2013
  32. ↑ فيراري، ل؛ كوفمان، ج؛ وينفيلد، ف؛ بلانك، ج (2011). "نهج متعدد الأساليب لدراسة تأثير الملدنات الفائقة على معلقات الأسمنت". بحوث الأسمنت والخرسانة . 41 (10): 1058. doi : 10.1016/j.cemconres.2011.06.010 .
  33. ↑ شينوي، آرون ف. (1999). علم ريولوجيا أنظمة البوليمرات المملوءة . doi : 10.1007/978-94-015-9213-0 . ISBN 978-90-481-4029-9.
  34. ↑ أوجيجو، نيلسون كو؛ شيموني، إيال (2008-01-01). "تقليل خصائص تدفق عجينة الكسافا باستخدام "تأثير فارس"" . LWT - علوم وتكنولوجيا الأغذية . 41 (1): 51– 57. doi : 10.1016/j.lwt.2007.01.020 . ISSN 0023-6438 . 
  35. ↑ سي. فيجر، إم. ماكغلاشين-باول، آي. ننيبي، دي إم كاليون، علم الريولوجيا واستقرار المعاجين الحرارية عالية التعبئة، تقرير بحثي من شركة آي بي إم، RC23869 (W0602-065) 2006. http://domino.research.ibm.com/library/cyberdig.nsf/papers/7AAC28E89CA36CC785257116005F824E/$File/rc23869.pdf
  36. ↑ "جمعية علم الريولوجيا الشمالية | نبذة تعريفية في الكتاب السنوي لاتحاد الجمعيات الدولية | اتحاد الجمعيات الدولية" . uia.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 ديسمبر 2021 .
الجمعيات
المجلات