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流变学特性 流变学的研究内容

流变学研究内容是各种材料的蠕变和应力松弛的现象、屈服值以及材料的流变模型和本构方程。材料的流变性能主要表现在蠕变和应力松弛两个方面。蠕变是指材料在恒定载荷作用下,变形随时间而增大的过程。

文章目录:

  1. 流变学的研究内容
  2. 制剂的流变学性质包括哪些方面

一、流变学的研究内容

流变学研究内容是各种材料的蠕变和应力松弛的现象、屈服值以及材料的流变模型和本构方程。

材料的流变性能主要表现在蠕变和应力松弛两个方面。蠕变是指材料在恒定载荷作用下,变形随时间而增大的过程。蠕变是由材料的分子和原子结构的重新调整引起的,这一过程可用延滞时间来表征。当卸去载荷时,材料的变形部分地回复或完全地回复到起始状态,这就是结构重新调整的另一现象。

材料在恒定应变下,应力随着时间的变化而减小至某个有限值,这一过程称为应力松弛。这是材料的结构重新调整的另一种现象。

蠕变和应力松弛是物质内部结构变化的外部显现。这种可观测的物理性质取决于材料分子(或原子)结构的统计特性。因此在一定应力范围内碧镇山,单个分子(或原子)的位置虽会有改变,但材料结构的统计特征却可能不会变化。

当作用在材料上的剪应力小于某一数值时,材料仅产生弹性形变;而当剪应力大于该数值时,材料将产生部分或完全永久变形。则此数值就是这旅握种材料的屈服值。屈服值标志着材料由完全弹性进入具有流动现象的界限值,所以又称弹性极限、屈服极限或流动极限。同一材料可能会存在几种不同的屈服值,比如蠕变极限、断裂极限等。在对材料的研究中一悔中般都是先研究材料的各种屈服值。

在不同物理条件下(如温度、压力、湿度、辐射、电磁场等),以应力、应变和时间的物理变量来定量描述材料的状态的方程,叫作流变状态方程或本构方程。材料的流变特性一般可用两种方法来模拟,即力学模型和物理模型:

在简单情况(单轴压缩或拉伸,单剪或纯剪)下,应力应变特性可用力学流变模型描述。在评价蠕变或应力松弛试验结果时,利用力学流变模型有助于了解材料的流变性能。这种模型已用了几十年,它们比较简单,可用来预测在任意应力历史和温度变化下的材料变形。

力学模型的流变模型没有考虑材料的内部物理特性,如分子运动、位错运动、裂纹扩张等。当前对材料质量的要求越来越高,如高强度超韧性的金属、高强度耐高温的陶瓷、高强度聚合物等。对它们的研究就必须考虑材料的内部物理特性,因此发展了高温蠕变理论。这个理论通过考虑了固体晶体内部和晶粒颗粒边界存在的缺陷对材料流变性能的影响,表达出材料内部结构的物理常数,亦即材料的物理流变模型。

它适用于具有复杂结构的物质,包括泥浆、污泥、悬浮液、聚合物、食品、体液和其他生物材料。这些物质的流动在固定温度下不能用单一粘度值来表征——反而其他一些因素影响粘度的改变。例如,摇动番茄酱可以减小它的粘度,但是水却不行。自从艾萨克·牛顿提出粘度的概念,粘度可变的液体研究也被称作非牛顿流体力学。

二、制剂的流变学性质包括哪些方面

制剂的流变学性质通常可以从以下几个方面进行描述:

伸展性/粘滞性:伸展性/粘滞性是制剂的最基本的流变学性质之一,它们反映了制剂在外力作用下变形的程度。伸展性(也称为延展性)是指制剂在受到牵拉力或剪切力时的拉伸能力;粘滞性则是指制剂在受到剪切力时的粘滞阻力。这两个性质的大小取决于制剂的成分、浓度、温度和pH等因素。

流动性:制剂的流动性是指它的内部分子结构在外力作用下的变形和流动能力。流动性对于制剂的留置性、药效延迟释放等方面都有着重要影响。制剂的流动性往往可通过测量粘度、流变曲线和流变指数等物理量来评估。

凝聚力/附着力:制剂的凝聚力/附着力是指它对于另一个物体的粘结能力。例如,一些贴贴药膏需要具备一定的凝聚力/附着力,以便在贴于皮肤表面后能够牢固地粘合。不同制剂的凝聚力/附着力取决于其成分、药物属性和外部环境因素等。

粘度:粘度是制剂流变学性质的一个重要参数,它反映了流体在剪切作用下的内阻力。粘度的大小可以影响制剂在一系列流体力学情况下的性能,如均匀性、分告芹散性、膏体袜燃毕性等。

可变形性:可变形性是指段禅制剂在外力作用下变形后能够回复原状的能力。对于一些制剂如注射剂、软胶囊等,它们的可变形性是非常重要的。此外,可变形性还有助于制剂的施用性,增加患者的使用体验。

总之,制剂的流变学性质对于其质量和效力具有重要影响,因此在制剂的研究和开发中应重视这些参数,并通过适当的方法进行测定和评价。

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