復雜流體的屈服應力及其測定與應用

李瑞琪，韋越，郭亞龍，蔡志祥，張洪斌*，郭亨長，姚鶴忠

（1.上海交通大學，化學化工學院，高分子科學與工程系，流變學研究所，上海，200240 2.上海晨光文具股份有限公司，中國輕工業制筆工程技術重點實驗室，上海，201406）

1.屈服應力和屈服應力流體

屈服是指材料在受到剪切、拉伸或壓縮過程中，當應力（stress）達到某一臨界值時，即使只有微小的應力增加，材料的應變（strain）卻發生急劇增長的現象。使材料發生屈服時的這一臨界應力就是該材料的屈服應力（yield stress）。屈服應力是材料的特性參數，是一個由形變速度、形變溫度和形變程度這些參數決定的函數。對于某些非牛頓流體（non-Newtonian fluid），在不受力或所受應力低于屈服應力時能保持形狀，不產生宏觀流動，表現出類固體（solid-like）行為；只有當應力增大到該流體的屈服應力值時，流體才開始流動，表現出類液體（liquidlike）行為，這樣的流體稱為屈服應力流體（yield stress fluid）[1]。

屈服應力流體可分為兩類：簡單屈服應力流體和更為復雜的觸變性屈服應力流體[2]。簡單屈服應力流體在外應力作用下，其黏度隨時間不發生變化，外應力撤除后黏度不可恢復，而觸變性屈服應力流體在外應力作用下，其黏度隨時間降低，應力撤除后黏度又可逐漸增大。因此，觸變性屈服應力流體的黏度變化不僅與所受應力的大小有關，還與應力施加的時間有關[3-5]。

在各類工業領域和現實生活中，屈服應力流體的例子比比皆是，如涂料、牙膏、手霜、唇膏、巧克力、番茄醬、人造奶油、原油、鉆井液、油墨、水泥漿體、泥石流、泡沫等均為屈服應力流體。……