Les différents types de fluides non-newtoniens

Il existe 5 types de fluides non newtoniens :

 

 

→ Rhéofluidifiants

 

Les fluides rhéofluidifiants sont des fluides qui deviennent moins visqueux lorsqu'on leur applique une contrainte de cisaillement.

Autrement dit, graphiquement, la contrainte de cisaillement augmentera moins vite que la vitesse de cisaillement. En reprenant l'exemple du bol lorsque l'on multipliera la force à exercer par 2, la vitesse de touillage sera multipliée par un nombre supérieur à 2.

 

 

Fluide rhéofluidifiant

 

Graphique réalisé à partir d'un fluide rhéofluidifiant, représentant la contrainte de cisaillement \tau (force exercée) en fonction de la vitesse de cisaillement \dot \gamma (vitesse d'écoulement).

 

 

 

Une explication de ce phénomène au niveau moléculaire :

 

Il peut s'agir de fluides constitués de polymères (très longes molécules) linéaires qui sont entremêlées. Au repos, ils bougent alors difficilement les uns par rapports aux autres, et la viscosité est alors assez importante. Mais dès lors qu'on leur applique une contrainte, ils se « peignent » et glissent beaucoup plus facilement les uns par rapport aux autres. Leur viscosité est alors plus faible.

 

 

 

 

→ Rhéoépaississants

 

Les fluides rhéoépaississant sont des fluides qui, (à l'inverse des fluides rhéofluidifiants), deviennent plus visqueux lorsqu'on les soumet à une contrainte de cisaillement.

Autrement dit, graphiquement, la contrainte de cisaillement augmentera plus vite que la vitesse de cisaillement. En reprenant l' exemple du bol lorsque l'on multipliera la force à exercer par 2, la vitesse de touillage sera multipliée par un nombre inférieur à 2.

 

 

Fluide rhéoépaississant

 

Graphique réalisé à partir d'un fluide rhéoépaississant, représentant la contrainte de cisaillement \tau (force exercée) en fonction de la vitesse de cisaillement \dot \gamma (vitesse d'écoulement ).

 

 

 

Une explication au niveau moléculaire :

 

Il peut s’agir de fluides constitués de grains rugueux dans un liquide (c'est le cas pour le mélange eau-maïzena). Lorsqu'il y a beaucoup plus de grains que de liquide, au repos, les grains glissent les uns sur les autres, le mélange est alors très peu visqueux. Cependant lorsqu'on y applique une contrainte, les grains se bloquent les uns contre les autres, et le liquide ne peut plus s'écouler entre eux. Le mélange se solidifie : sa viscosité augmente.

 

 

 

 

→ Thixotropes

 

Les fluides thixotropes sont des fluides qui deviennent moins visqueux lorsqu'on les soumet à une contrainte de cisaillement pendant un certain temps. Ils reviennent généralement à leur état initial (plus visqueux) après un temps variable lorsque la contrainte de cisaillement n'est plus présente.

 

 

Une explication au niveau moléculaire :

 

Pour que le fluide soit thixotrope, il doit être constitué de molécules relativement collantes qui s’agglomèrent ensemble pour former des structures (le fluide est donc très visqueux au repos) qui se détruisent lorsqu'il y a du cisaillement (le fluide devient donc de plus en plus fluide au court du temps ou la contrainte est exercée). Généralement même si ce n'est pas forcément le cas, les molécules du fluide thixotrope s'agglomèrent de nouveau ensemble au repos pour former de nouvelles structures (le fluide devient alors à nouveau visqueux). Ce ré-assemblement ne peut être possible que si les molécules peuvent légèrement bouger les unes par rapport aux autres. Cela se produit lorsque :

 

        Le fluide est constitué de très petites (inférieures à 1 micromètre) molécules. A cette échelle, les molécules vibrent d'elles-mêmes à cause de la chaleur.

 

        Le fluide est constitué d'un mélange de molécules qui s'agglomèrent ensemble, et d'un liquide circulant entre elles, les mettant ainsi en mouvement.

 

 

 

 

→ Antithixotropes (ou Rhéopèxes) :

 

Les fluides antithixotropes (aussi appelés fluides rhéopèxes) sont des fluides qui deviennent de plus en plus solides au fur et à mesure qu'on leur applique une contrainte de cisaillement. Ils reviennent généralement à leur état initial (moins visqueux) après un temps variable lorsque la contrainte de cisaillement n'est plus présente.

 

 

 

 

 

→ De Bingham

 

Un fluide de Bingham (ou fluide à seuil) est un fluide qui réagit comme un solide en-dessous d'une certaine contrainte appelée contrainte-seuil (il ne se déforme pas ou réagit élastiquement en se replaçant comme à l'état initial après la contrainte). Cependant au-delà de cette contrainte-seuil, il se comportera comme un fluide et s'écoulera. Il peut alors se comporter de manière linéaire, ou comme un fluide rhéofluidifiant, rhéoépaississant, thixotrope ou antithixotrope.

 

 

Fluide à seuil (/de Bingham)

 

Graphique réalisé à partir d'un fluide à seuil (/de Bingham), représentant la contrainte de cisaillement \tau (force exercée) en fonction de la vitesse de cisaillement \dot \gamma (vitesse d'écoulement).

 

 

 

Découvrire des exépriences pour mieux comprendre.

 

 

 

 

Sources: http://www-liphy.ujf-grenoble.fr/IMG/pdf/tpe-mariecur804e.pdf

https://cours.espci.fr/site.php?id=2&fileid=309

http://iusti.polytech.univ-mrs.fr/~guazzelli/publiperso/Rheo.pdf

http://aeropic.free.fr/TPE_fluides_non_newtoniens/test.htm

https://fr.wikipedia.org/wiki/Fluide_(mati%C3%A8re)

http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/comment-coulent-les-fluides.xml

http://www.fondation-nanosciences.fr/templates/1/documents/Evenement/Olympiades/memoire_16.pdf