流變學(xué)的誕生和研究對(duì)象

1、流變學(xué)的誕生和研究對(duì)象 精選 已有 3352 次閱讀 2009-3-12 16:28 |個(gè)人分類(lèi):力學(xué)趣談|系統(tǒng)分類(lèi):教學(xué)心得|關(guān)鍵詞:流變學(xué)，非牛頓流體，流動(dòng)的固體 王 振 東  流變學(xué)是研究材料的流動(dòng)和變形的科學(xué)，它是一門(mén)介于力學(xué)、化學(xué)、物理與工程科學(xué)之間的新興交叉學(xué)科。這里所說(shuō)的材料既包括流體形態(tài)，也包括固體形態(tài)的物質(zhì)。在常溫常壓下，物質(zhì)可分為固體、液體和氣體三種狀態(tài)；特殊情況下，還有等離子態(tài)和超固態(tài)。氣體和液體又合稱(chēng)為流體。從力學(xué)分析的角度，通常認(rèn)為流體與固體的主要差別，在于它們對(duì)于外力的抵抗能力不同。固體有能力抵抗一定大小的拉力、壓力和剪切力。當(dāng)外力作用在固體上時(shí)

2、，固體將產(chǎn)生一定程度的相應(yīng)變形。固體靜止時(shí)，可以有法向應(yīng)力和切向應(yīng)力。而流體在靜止時(shí)，則不能承受切向應(yīng)力，微小的剪切刀將使流體產(chǎn)生連續(xù)不斷的變形。只有當(dāng)剪切力停止作用時(shí)，流體的變形方會(huì)停止。流體這種在外力作用下連續(xù)不斷變形的宏觀性質(zhì)，通常稱(chēng)為流動(dòng)性。 一般認(rèn)為，英國(guó)物理學(xué)家虎克于1678年首先提出了，在小變形情況下，固體的變形與所受的外力成正比。這一彈性體變形與應(yīng)力關(guān)系的基本規(guī)律，后來(lái)稱(chēng)為虎克定律。英國(guó)科學(xué)家牛頓在1687年最先提出了流體的應(yīng)力和應(yīng)變率成正比，后來(lái)將此稱(chēng)為牛頓黏性定律，并將符合這一規(guī)律的流體稱(chēng)為牛頓流體，其中包括最常見(jiàn)的流體水和空氣，而將不符合這一規(guī)律的流體稱(chēng)為非牛頓

3、流體。上述兩定律是在17世紀(jì)發(fā)表的，但直到19世紀(jì)末才由柯西、納維、斯托克斯等人推廣到三維變形和流動(dòng)，并為科學(xué)界廣泛接受。從那以后，虎克彈性固體力學(xué)和牛頓流體力學(xué)隨著它在許多工程分支學(xué)科中的應(yīng)用，而得到巨大的發(fā)展。但是流變學(xué)通常并不包括對(duì)上述兩種情況的研究，流變學(xué)要研究更加復(fù)雜的材料。 流變學(xué)的誕生 1928年雷納應(yīng)邀從巴勒斯坦到美國(guó)訪問(wèn)，與印地安納州Lafayette學(xué)院的賓漢（Bingham E C 18781945）教授一起工作。賓漢對(duì)雷納說(shuō)，我（一個(gè)化學(xué)家）和你（一個(gè)土木工程師），一起工作解決共同的問(wèn)題，隨著膠體化學(xué)的發(fā)展，這種工作方式將會(huì)變得很平常，因此需要建立一

4、個(gè)物理學(xué)科的分支來(lái)處理這類(lèi)問(wèn)題。雷納告訴賓漢，這樣的分支是存在的，并且作為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)而被人們所認(rèn)識(shí)。賓漢認(rèn)為這樣做不好，會(huì)嚇跑化學(xué)家，需要給它起一個(gè)新的名字。 賓漢請(qǐng)教了一位擔(dān)任古典文學(xué)教授的同事，根據(jù)公元前6世紀(jì)古希臘哲學(xué)家赫拉克利特（Heraclitus）“一切皆流”的說(shuō)法，提出了“流變學(xué)”（Rheology）這個(gè)名字。Rheo一詞來(lái)源于希臘語(yǔ)Rheos（流動(dòng)）之意。Rheology的中文譯名沒(méi)有簡(jiǎn)單地譯成流動(dòng)學(xué)，而是創(chuàng)造性地譯成流變學(xué)，既有流動(dòng)，又有變形。 賓漢于1928年在美國(guó)提議成立了流變學(xué)會(huì)（Rheological Society），研究材料的變形和

5、流動(dòng)。1929年召開(kāi)了流變學(xué)會(huì)的第一次會(huì)議，并創(chuàng)辦了流變學(xué)雜志。這個(gè)流變學(xué)雜志，在1933年后曾停止出版；1957年作為T(mén)ransactions of Society of Rheology重新出版；1978年又恢復(fù)其最初的名字流變學(xué)雜志（Journal of Rheology）。 賓漢是流變學(xué)的奠基人。他研究了懸膠、油漆、水泥等一些材料的流變特性，寫(xiě)了一系列論文，特別是在1919年和H.格林聯(lián)合發(fā)表的論文“油漆是一種塑性材料而不是黏性流體”，該文指出，油漆在剪切應(yīng)力較小時(shí)，剪切應(yīng)變率為零（或不發(fā)生流動(dòng)），只有在剪切應(yīng)力超達(dá)過(guò)臨界值（即屈服應(yīng)力）時(shí)，才發(fā)生流動(dòng)，這時(shí)應(yīng)變率和應(yīng)力與屈服

6、應(yīng)力之差成正比。后來(lái)人們將具有這種流變規(guī)律或本構(gòu)關(guān)系的材料或物質(zhì)，稱(chēng)為黏塑性材料或賓漢塑性材料（簡(jiǎn)稱(chēng)賓漢體）。除油漆外，石膏、懸膠、面粉團(tuán)，水泥砂漿等均可作為賓漢體來(lái)處理。圣維南的塑性流動(dòng)材料和牛頓流體，均可作為賓漢體的特殊情況，前者的流動(dòng)速度為零，后者的屈服應(yīng)力為零。 直到第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)以前，美國(guó)流變學(xué)會(huì)仍是世界上唯一的流變學(xué)會(huì)。1939年，荷蘭皇家科學(xué)院成立了以J.M.伯格斯為首的流變學(xué)小組。1940年，英國(guó)成立了流變學(xué)家俱樂(lè)部。 1945年12月國(guó)際科學(xué)聯(lián)合會(huì)（International Council of Scientific Unions）組織了一個(gè)流變學(xué)委

7、員會(huì)。1947年在馮·卡門(mén)主席的主持下舉行了第一次會(huì)議，代表們來(lái)自物理、化學(xué)、生物科學(xué)、大地測(cè)量、空氣物理、理論和應(yīng)用力學(xué)的國(guó)際聯(lián)合會(huì)。委員會(huì)的職能是：對(duì)流變學(xué)的專(zhuān)門(mén)名詞進(jìn)行命名；對(duì)流變學(xué)的論文進(jìn)行摘要；組織國(guó)際流變學(xué)會(huì)議等。1968年前，國(guó)際流變學(xué)會(huì)議每5年舉行一次。1968年以后，每4年舉行一次。第15屆國(guó)際流變學(xué)會(huì)議是2008年8月在美國(guó)舉行的。 1973年國(guó)際流變學(xué)委員會(huì)被接納為國(guó)際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)的分支機(jī)構(gòu)。1974年國(guó)際流變學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)被接納為國(guó)際理論和應(yīng)用力學(xué)聯(lián)合會(huì)的分支機(jī)構(gòu)。 流動(dòng)的固體流變學(xué)的研究對(duì)象之一 流動(dòng)的固體，是指彈性形變與

8、黏性流動(dòng)同時(shí)存在的物體?！皬椥孕巫儭笔侵付虝旱摹⒛芑謴?fù)原狀的形變。而“黏性流動(dòng)”是指持續(xù)的、不能恢復(fù)原狀的形變，它也被稱(chēng)為“流變”。過(guò)去一般談固體時(shí)，是指只有彈性形變的物體；談到流體時(shí)，是指只有黏性流動(dòng)的流體。實(shí)際上，同時(shí)具有這兩種性質(zhì)的物體是很多的。 用鋼棒和瀝青棒作如下的實(shí)驗(yàn)：將鋼捧放在兩支點(diǎn)上，棒的正中間放一重物，此時(shí)鋼棒彎了；當(dāng)重物取走時(shí)，彎曲了的鋼棒能完全恢復(fù)原狀如下圖a。鋼棒此時(shí)是彈性形變。將瀝青棒放到兩支點(diǎn)上，如下圖b那樣，中間也放一重物。重物放置一段時(shí)間后取走，瀝青捧稍恢復(fù)了一點(diǎn)，但并沒(méi)恢復(fù)原狀，還是彎的。這里的瀝青棒，除有彈性形變外，己有了流變。如在瀝青棒中間用手快

9、速按一下，抬起手后，它能恢復(fù)原狀，表現(xiàn)出很好的彈性。但若手按下較長(zhǎng)時(shí)間再抬起，就己不能恢復(fù)原狀。同是一根瀝青捧，迅速按一下，它是彈性體；較長(zhǎng)時(shí)間地按，又顯現(xiàn)有流體的性質(zhì)。   實(shí)際上很多物體，當(dāng)外力作用的時(shí)間小于某一時(shí)間時(shí)，物體表現(xiàn)出彈性；當(dāng)外力作用的時(shí)間大于這一時(shí)間，物體就會(huì)流變。這個(gè)時(shí)間就叫做物體的“緩和時(shí)間”?！熬徍蜁r(shí)間”是一個(gè)時(shí)間閾值，當(dāng)外力作用時(shí)間超過(guò)此閾值時(shí)，物體的彈性就會(huì)“緩和”而產(chǎn)生流變。彈性體與流體之所以不同，也可認(rèn)為只是其緩和時(shí)間不同而已。緩和時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)的物體，是理想的彈性體；緩和時(shí)間等于零的物體是理想的流體。具有彈性和黏性混合性質(zhì)的物體，其緩

10、和時(shí)間既不為零，也不是無(wú)窮大，它們就是可流動(dòng)的固體，或者是有彈性的流體。 固體表現(xiàn)出流動(dòng)的性質(zhì)，除了外力作用時(shí)間的因素外，還有溫度的因素。當(dāng)溫度不斷升高時(shí)，大部分物體都會(huì)要流變，表現(xiàn)出流體的性質(zhì)。   現(xiàn)代工業(yè)需要耐高溫、耐蠕變的高質(zhì)量的金屬、合金、陶瓷和高強(qiáng)度的聚合物，因此與固體蠕變斷裂有關(guān)的流變學(xué)分支會(huì)迅速發(fā)展起來(lái)。核工業(yè)中核反應(yīng)堆和粒子加速器的發(fā)展，也為研究幅射產(chǎn)生的流變打開(kāi)了新的領(lǐng)域。 在地球科學(xué)中，人們很早就知道時(shí)間過(guò)程這一重要因素。當(dāng)觀察地質(zhì)斷面時(shí)，可以看到巖石有皺紋的褶曲結(jié)構(gòu)，這是巖石在流動(dòng)的證據(jù)。在幾億年的地質(zhì)年代里，巖層受著橫

11、向的力而流變成褶曲形狀。在江西廬山蘆林橋附近，有一處“第四紀(jì)冰川遺跡”,己立碑成為向旅游者展示巖石也在流動(dòng)的景點(diǎn)。有人曾測(cè)量計(jì)算過(guò)冰川的黏性，大約是混凝土的100萬(wàn)倍；而混凝土的黏性，大約是水的100億倍?？梢?jiàn)無(wú)論冰川是多么“黏”，多么難于流動(dòng)，經(jīng)過(guò)了幾千年、幾萬(wàn)年，終究還是在慢慢地向下流動(dòng)著。流變學(xué)為研究上地殼中有趣的地球物理現(xiàn)象（如冰川期以后的上升、層狀巖層的與褶皺、造山作用、地震成因以及成礦作用等）提供了物理-數(shù)學(xué)工具。對(duì)于地球內(nèi)部的過(guò)程，如巖漿活動(dòng)、地幔熱對(duì)流等，也可利用高溫、高壓巖石流變?cè)囼?yàn)來(lái)模擬，從而推動(dòng)了地球動(dòng)力學(xué)的研究。     

12、;                   自然界中整個(gè)地質(zhì)年代里的蠕變，巖石的流動(dòng)尚在繼續(xù)中     非牛頓流體流變學(xué)的研究對(duì)象之二 非牛頓流體是指不滿(mǎn)足牛頓黏性實(shí)驗(yàn)定律的流體，即其剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間不是線性關(guān)系的流體。非牛頓流體廣泛存在于生活、生產(chǎn)和大自然之中。 絕大多數(shù)生物流體都屬于現(xiàn)在所定義的非牛頓流體。人身上血液、淋巴液、囊液等多種體液，

13、以及像細(xì)胞質(zhì)那樣的“半流體”都屬于非牛頓流體。 近幾十年以來(lái)，促使非牛頓流體研究迅速發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ?，是聚合物工業(yè)的發(fā)展。絕大多數(shù)聚合物，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酰、尼龍6、PVS、賽璐珞、滌綸、橡膠溶液、各種工程塑料、化纖的熔體、溶液等，都是非牛頓流體。 石油、泥漿、水煤漿、陶瓷漿、紙漿、磁漿、油漆、油墨、牙膏、泡沫、液晶、泥石流、地幔、家蠶絲再生溶液、鉆井用的洗井液和完井液、感光材料的涂液、高含沙水流等都是非牛頓流體。 在食品工業(yè)中，蛋清、煉乳、瓊脂、果醬、醬油、土豆?jié){、番茄汁、淀粉液、蘋(píng)果漿、濃菜湯、糖稀、熔化巧克力、面團(tuán)、米粉團(tuán)以及魚(yú)糜、肉糜等各種糜狀

14、食品物料，也都是非牛頓流體。 總之，在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的各種高分子溶液、熔體、膏體、凝膠、交聯(lián)體系、懸浮體系等復(fù)雜性質(zhì)的流體，差不多都是非牛頓流體。有時(shí)為了工業(yè)生產(chǎn)的目的，在某種牛頓流體中，加入一些聚合物，在改進(jìn)其性能的同時(shí)，也將其變成為非牛頓流體，如為提高石油產(chǎn)量使用的壓裂液、新型潤(rùn)滑劑等。 現(xiàn)在也有人將血液、果漿、蛋清、奶油等這些非常黏稠的流體，牙膏、石油、泥漿、油漆、各種聚合物（聚乙烯、尼龍、滌綸、橡膠等）溶液等非牛頓流體，稱(chēng)為軟物質(zhì)。 非牛頓流體有許多奇妙的特性，如射流脹大、無(wú)管虹吸、剪切變稀、拔絲、湍流減阻等，其中有一個(gè)使人感興趣的特性，就是部

15、分非牛頓流體具有彈性，亦稱(chēng)為黏彈性流體。當(dāng)旋轉(zhuǎn)桿插入黏彈性流體時(shí)，流體將沿桿向上爬，液面呈凸形。  中國(guó)的流變學(xué)研究 中國(guó)最早從事流變學(xué)研究工作的可能是地質(zhì)力學(xué)家。第一本翻譯成中文的流變學(xué)書(shū)籍，是雷納的理論流變學(xué)講義，是由中國(guó)科學(xué)院巖體土力學(xué)研究所的6位研究人員于1965年合譯出版的。 1978年制定全國(guó)力學(xué)發(fā)展規(guī)劃時(shí)，認(rèn)為流變學(xué)是必須重視和加強(qiáng)的薄弱領(lǐng)域。 1985年中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)與中國(guó)化學(xué)會(huì)聯(lián)合成立了流變學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，并在湖南長(zhǎng)沙召開(kāi)了第一屆全國(guó)流變學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議。經(jīng)中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)批準(zhǔn)，中國(guó)流變學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)對(duì)外稱(chēng)為“中國(guó)流變學(xué)會(huì)”，第一屆的主任

16、委員是北京大學(xué)教授、英藉華人科學(xué)家陳文芳。第一屆全國(guó)流變學(xué)會(huì)議有來(lái)自高等院校、研究和生產(chǎn)部門(mén)的178位代表參加，提交了125篇研究論文。會(huì)后由學(xué)術(shù)期刊出版社出版了流變學(xué)進(jìn)展中國(guó)化學(xué)會(huì)、中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)第一屆全國(guó)流變學(xué)會(huì)議論文集，收入115篇論文，按內(nèi)容分別列為專(zhuān)題評(píng)論、非牛頓流體力學(xué)、聚合物熔體、聚合物溶液、黏彈性和固體力學(xué)、分散體系、生物醫(yī)學(xué)物質(zhì)、聚合物加工、流變測(cè)量法等9章，反映了當(dāng)時(shí)中國(guó)流變學(xué)研究的狀況。 1987年在成都召開(kāi)了第二屆全國(guó)流變學(xué)會(huì)議，并開(kāi)始使用中國(guó)流變學(xué)會(huì)的會(huì)徽。1990年在上海，1993年在廣州，1996年在北京，1999年在武漢，2002年在廊坊，2006年在濟(jì)

17、南，2008年在長(zhǎng)沙，分別召開(kāi)了第3至9屆全國(guó)流變學(xué)會(huì)議，每屆會(huì)議均正式出版了會(huì)議論文集。1995年在上海、1997年在西安、2000年在合肥召開(kāi)的電-磁流變學(xué)全國(guó)會(huì)議。1991年10月在北京還召開(kāi)了“中日國(guó)際流變學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議”。受?chē)?guó)際理論與應(yīng)用力學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUTAM）委托，1997年9月在北京召開(kāi)了“帶缺陷物體流變學(xué)科學(xué)研討會(huì)”。另外，2005年在上海召開(kāi)了第四屆泛太平洋地區(qū)國(guó)際流變學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（PRCR4）。這三次國(guó)際會(huì)議也都出版了論文集。 中國(guó)流變學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)徽 從這段流變學(xué)產(chǎn)生的簡(jiǎn)史可以看出，流變學(xué)從一開(kāi)始就是由于工程實(shí)際的需要，從連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和膠體化學(xué)的邊緣上生長(zhǎng)出來(lái)的新

18、興交叉學(xué)科，它不但從一開(kāi)始就溝通了力學(xué)和化學(xué)這兩個(gè)一級(jí)學(xué)科，而且在力學(xué)中也溝通了流體力學(xué)和固體力學(xué)這兩個(gè)二級(jí)學(xué)科。  流變學(xué)是溝通流體力學(xué)和固體力學(xué)的學(xué)科 反映物質(zhì)或材料物理性質(zhì)之間的關(guān)系式，統(tǒng)稱(chēng)為本構(gòu)方程（或本構(gòu)關(guān)系）。在固體力學(xué)中，本構(gòu)方程一般專(zhuān)指應(yīng)力張量與應(yīng)變張量之間的關(guān)系。在流體力學(xué)中，本構(gòu)方程是指應(yīng)力張量與應(yīng)變率張量之間的關(guān)系。 對(duì)于固體，人們己認(rèn)識(shí)到同時(shí)體現(xiàn)彈性形變黏性流變的材料，是黏彈性材料。材料的黏彈性又可分為線性和非線性?xún)纱箢?lèi)。若材料兼有塑性和黏性的性質(zhì)，則稱(chēng)為黏塑性材料，對(duì)于聚合物和一定條件下的金屬往往需要考慮其黏塑性。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定

19、值時(shí)，黏彈性材料呈塑性變形，或物體在彈性變形過(guò)程和塑性階段均具有黏性效應(yīng)，則稱(chēng)這種材料為黏彈塑性材料。許多作者己在研究工作中討論和使用黏彈性、黏塑性和黏彈塑性的本構(gòu)方程，這實(shí)際上己突破經(jīng)典的固體力學(xué)本構(gòu)關(guān)系，進(jìn)入了固體流變學(xué)的領(lǐng)域。 在固體力學(xué)研究中，因要深入研究材料的破壞機(jī)理，還要類(lèi)似流體力學(xué)，對(duì)固體材料考慮應(yīng)變率，研究其動(dòng)力學(xué)過(guò)程。 流體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容，在20世紀(jì)中期之后己有了很大的轉(zhuǎn)變。在石油、化工、能源、材料、生物工程和環(huán)保等領(lǐng)域所遇到的流體，己常是非牛頓流體。由于非牛頓流體涉及許多工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)的工藝、設(shè)備、效率和產(chǎn)品質(zhì)量，也涉及人本身的生活和健康，所以越來(lái)越受到力

20、學(xué)工作者的重視。 流變學(xué)是力學(xué)在20世紀(jì)與化學(xué)、物理、工程科學(xué)交叉發(fā)展的新興學(xué)科。中國(guó)許多力學(xué)工作者的工作實(shí)際上己涉足流變學(xué)的研究領(lǐng)域，但由對(duì)流變學(xué)缺乏了解，而又未意識(shí)到，因此也就未能從與工程科學(xué)密切聯(lián)系又正蓬勃發(fā)展的流變學(xué)中吸取營(yíng)養(yǎng)。力學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵之一，在于與各個(gè)學(xué)科及工程領(lǐng)域相結(jié)合，流變學(xué)正是這樣一個(gè)有生命力的重要研究領(lǐng)域。 參考文獻(xiàn)1.中川鶴太郎著，宋玉升譯，流動(dòng)的固體M，北京：科學(xué)出版社，19832.陳文芳，非牛頓流體力學(xué)M，北京：科學(xué)出版社，19843.雷納著，郭友中、王武陵、楊植之等譯,理論流變學(xué)講義M，北京：科學(xué)出版社，19654.中國(guó)大百科全書(shū)力學(xué)卷M，北京

21、：中國(guó)大百科全書(shū)出版社，1985 （本文系作者1999年11月在武漢華中科技大學(xué)召開(kāi)的第六屆全國(guó)流變學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議上的大會(huì)報(bào)告，后發(fā)表于力學(xué)與實(shí)踐2001年23卷4期，現(xiàn)略加補(bǔ)充）       才能夠呈現(xiàn)為固體的性質(zhì)?？墒侨绻麖娜馄龅墓腆w狀態(tài)升溫到室溫時(shí)，它可能還是固體。同樣，粥和玉米糊也有這個(gè)情況。這說(shuō)明，它們的粘性和溫度的關(guān)系很大，而且不僅和溫度本身有關(guān)，還和溫度變化的過(guò)程，或者說(shuō)和溫度變化的歷史有關(guān)。另外拿一瓶果醬，你想把它倒進(jìn)另外一個(gè)容器里，一開(kāi)始倒不出來(lái)?？墒钱?dāng)你把它激烈地?fù)u晃幾下，你就能夠把它倒出來(lái)了。如你仔細(xì)觀察，粥也有這

22、個(gè)特點(diǎn)。搖晃前后，盡管受同樣的重力，可是表現(xiàn)很不相同。這說(shuō)明它們的行為和變形的歷史有關(guān)，搖晃無(wú)非是給了它們外力，從而產(chǎn)生了變形，這個(gè)變形的歷史影響了它們的行為。早期的材料力學(xué)與彈性力學(xué)是適應(yīng)工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)、道橋結(jié)構(gòu)、車(chē)船與航空等結(jié)構(gòu)的舒適、安全與節(jié)約發(fā)展起來(lái)的。主要的研究?jī)?nèi)容是常用的工業(yè)結(jié)構(gòu)材料所制成的梁、板、殼和它們的組合體的強(qiáng)度剛度和穩(wěn)定性來(lái)展開(kāi)的。隨著工業(yè)使用機(jī)器生產(chǎn)的范圍的擴(kuò)大，隨著人類(lèi)對(duì)自然現(xiàn)象的科學(xué)研究深入，人們不斷提出新的材料行為的問(wèn)題。這些問(wèn)題的精確回答愈來(lái)愈顯得迫切。用機(jī)器生產(chǎn)巧克力，需要精確回答巧克力在什么溫度下是流動(dòng)的和在什么溫度下硬結(jié)。煉油工業(yè)需要回答在管道中原油的

23、阻力，以及它隨溫度的變化關(guān)系，以便在需要時(shí)加溫以減阻。在機(jī)制面條時(shí)又需要對(duì)面粉與水的適當(dāng)比例，以及對(duì)和好的面的各項(xiàng)物理特性的精確了解。醫(yī)學(xué)上為了了解心臟的負(fù)擔(dān)以及心腦血管疾病的機(jī)理，需要對(duì)血液的粘性測(cè)定，為了了解某種藥液，能不能順利通過(guò)注射器的針管，又需要對(duì)這些藥液的粘性精確測(cè)定。地質(zhì)學(xué)家為了預(yù)測(cè)山體崩塌和泥石流的發(fā)生，需要探討巖石和泥土的流變規(guī)律。等等，不一而足。就以印刷行業(yè)來(lái)說(shuō)，只要考察油墨在印刷機(jī)上的行為，就可以知道流變學(xué)的重要性。整個(gè)印刷過(guò)程與油墨有關(guān)的無(wú)非是以下5個(gè)環(huán)節(jié)：1.油墨從墨罐中轉(zhuǎn)移到印刷機(jī)墨斗中，是倒入，或是用鏟子刮取，這是屬于油墨的流動(dòng)性或塑性的問(wèn)題；2.油墨從墨斗中轉(zhuǎn)移到墨輥上的過(guò)程，這時(shí)油墨是從寬闊處向窄縫間伸入，與油墨的流動(dòng)性有關(guān)，粘性太大固然麻煩，但粘度過(guò)小也不行，好的油墨就會(huì)很好地粘附在墨輥上而又不會(huì)到處流淌；3.在墨輥上，油墨勻開(kāi)的過(guò)程和從墨輥到墨