प्रवाहिकी (रियोलॉजी)

प्रवाहिकी (रियोलॉजी) (/riːˈɒlədʒi/; from Greek ῥέω (rhéō) 'प्रवाह से', and -λoγία (-logia) 'का अध्ययन') पदार्थ के प्रवाह का अध्ययन है, मुख्य रूप से द्रव ( तरल या गैस ) अवस्था में, लेकिन यह भी "नरम ठोस" या ठोस के रूप में उन परिस्थितियों में जिनमें वे लागू बल के जवाब में लोच (भौतिकी) रूप से विकृत होने के अतिरिक्त प्लास्टिसिटी (भौतिकी) प्रवाह के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। प्रवाहिकी भौतिकी की शाखा है, और यह वह विज्ञान है जो ठोस और तरल दोनों के विरूपण (भौतिकी) और सामग्री के प्रवाह से संबंधित है।^[1]

प्रवाहिकी शब्द को 1920 में, सहयोगी, मार्कस रेनर के सुझाव से, यूजीन सी. बिंगहैम, लाफायेट कॉलेज के प्रोफेसर द्वारा रखा गया था।^[2]^[3] यह शब्द हेराक्लीटस के सूत्र से प्रेरित था (अधिकांश गलती से सिलिसिया को जिम्मेदार ठहराया जाता है), पंटा राही (πάντα ῥεῖ, 'सब कुछ बहता है'^[4]^[5]) के सूक्ति से प्रेरित था और पहली बार तरल पदार्थ के प्रवाह और ठोस पदार्थों के विरूपण का वर्णन करने के लिए प्रयोग किया गया था। यह उन पदार्थों पर लागू होता है जिनमें जटिल सूक्ष्म संरचना होती है, जैसे [[ कीचड़ ]], कीचड़, निलंबन (रसायन विज्ञान), पॉलीमर और अन्य कांच संक्रमण (जैसे, सिलिकेट), साथ ही साथ कई खाद्य पदार्थ और योजक, शारीरिक तरल पदार्थ (जैसे, रक्त) और अन्य जैविक सामग्री, और अन्य सामग्रियों के लिए जो भोजन जैसे नरम पदार्थ के वर्ग से संबंधित हैं।

न्यूटोनियन तरल पदार्थ को विशिष्ट तापमान के लिए चिपचिपाहट के एकल गुणांक द्वारा चित्रित किया जा सकता है। चूंकि यह चिपचिपापन तापमान के साथ बदल जाएगा, यह तनाव दर के साथ नहीं बदलता है। तरल पदार्थों का केवल छोटा समूह ऐसी निरंतर चिपचिपाहट प्रदर्शित करता है। बड़े वर्ग के तरल पदार्थ जिनकी चिपचिपाहट तनाव दर (सापेक्ष प्रवाह वेग ) के साथ बदलती है, उन्हें गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थ कहा जाता है।

प्रवाहिकी सामान्यतः गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थों के व्यवहार के लिए जिम्मेदार है, जो कि तनाव या तनाव दर के परिवर्तन की दर के साथ तनाव को जोड़ने के लिए आवश्यक कार्यों की न्यूनतम संख्या को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, चटनी की चिपचिपाहट को हिलाने से कम किया जा सकता है (या यांत्रिक आंदोलन के अन्य रूप, जहां सामग्री में विभिन्न परतों की सापेक्ष गति वास्तव में चिपचिपाहट में कमी का कारण बनती है) लेकिन पानी नहीं हो सकता। केचप शिअर-थिनिंग सामग्री है, जैसे दही और पायसन पेंट (अमेरिकी शब्दावली लेटेक्स रंग या एक्रिलिक पेंट ), थिक्सोट्रॉपी प्रदर्शित करता है, जहां सापेक्ष प्रवाह वेग में वृद्धि से चिपचिपाहट में कमी आएगी, उदाहरण के लिए, स्टीररिंग(फेंटाई) से। कुछ अन्य गैर-न्यूटोनियन सामग्री विपरीत व्यवहार दिखाती हैं, रियोपेक्टी: सापेक्ष विरूपण के साथ चिपचिपापन बढ़ रहा है, और इसे कतरनी-मोटा या तनु सामग्री कहा जाता है। चूँकि सर आइजैक न्यूटन ने श्यानता की अवधारणा को जन्म दिया था, तनाव-दर-निर्भर श्यानता वाले तरल पदार्थों के अध्ययन को अधिकांश गैर-न्यूटोनियन द्रव यांत्रिकी भी कहा जाता है।^[1]

किसी सामग्री के रियोलॉजिकल व्यवहार के प्रायोगिक लक्षण वर्णन को रियोमेट्री के रूप में जाना जाता है, चूंकि प्रवाहिकी शब्द का प्रयोग अधिकांश विशेष रूप से प्रयोगवादियों द्वारा रियोमेट्री के साथ समानार्थक रूप से किया जाता है। प्रवाहिकी के सैद्धांतिक पहलू सामग्री के प्रवाह/विरूपण व्यवहार और इसकी आंतरिक संरचना (जैसे, बहुलक अणुओं का अभिविन्यास और बढ़ाव) और सामग्रियों के प्रवाह/विरूपण व्यवहार के संबंध हैं जिन्हें मौलिक द्रव यांत्रिकी या लोच द्वारा वर्णित नहीं किया जा सकता है।

दायरा

व्यवहार में, प्रवाहिकी मुख्य रूप से सामग्री के प्रवाह को चिह्नित करने के लिए निरंतर यांत्रिकी के विस्तार से संबंधित है जो लोचदार विरूपण, चिपचिपाहट और प्लास्टिक व्यवहार के संयोजन को लोच के सिद्धांत और ( न्यूटोनियन द्रव पदार्थ) द्रव यांत्रिकी के ठीक संयोजन से प्रदर्शित करता है। यह सामग्री के सूक्ष्म या नैनोसंरचना के आधार पर यांत्रिक व्यवहार (सतत यांत्रिक पैमाने पर) की भविष्यवाणी करने से भी संबंधित है, उदा। घोल में पॉलिमर का अणु आकार और वास्तुकला या ठोस निलंबन में कण आकार वितरण।

एक तरल पदार्थ की विशेषताओं वाली सामग्री तनाव (भौतिकी) के अधीन होने पर प्रवाहित होगी, जिसे प्रति क्षेत्र बल के रूप में परिभाषित किया गया है। विभिन्न प्रकार के तनाव हैं (जैसे कतरनी, मरोड़, आदि), और सामग्री अलग-अलग तनावों के अनुसार अलग-अलग प्रतिक्रिया दे सकती है। अधिकांश सैद्धांतिक प्रवाहिकी बाहरी ताकतों और आंतरिक तनावों, आंतरिक तनाव प्रवणताओं और प्रवाह वेगों के साथ टॉर्क को जोड़ने से संबंधित है।^[1]^[6]^[7]^[8]

तत्य यांत्रिकी सतत सामग्रियों के भौतिकी का अध्ययन	ठोस यांत्रिकी एक परिभाषित आराम आकार के साथ निरंतर सामग्री के भौतिकी का अध्ययन।	लोच उन सामग्रियों का वर्णन करती है जो लागू तनाव हटा दिए जाने के बाद अपने शेष आकार में लौट आती हैं ।
		प्लास्टिसिटी उन सामग्रियों का वर्णन करती है जो पर्याप्त तनाव के बाद स्थायी रूप से विकृत हो जाती हैं।	रियोलॉजीठोस और तरल दोनों विशेषताओं वाली सामग्रियों का अध्ययन है।
	द्रव यांत्रिकी निरंतर सामग्रियों के भौतिकी का अध्ययन है जो बल के अधीन होने पर विकृत हो जाते हैं।	गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थ लागू कतरनी तनाव के आनुपातिक तनाव दर से नहीं गुजरता है।
		न्यूटोनियन तरल पदार्थ लागू कतरनी तनाव के आनुपातिक तनाव दर से गुजरते हैं।

रियोलॉजी प्लास्टिसिटी और गैर-न्यूटोनियन द्रव गतिकी के प्रतीत होने वाले असंबंधित क्षेत्रों को यह पहचान कर एकजुट करती है कि इस प्रकार के विरूपण से निकलने वाली सामग्री तनाव (विशेष रूप से कतरनी तनाव, क्योंकि यह कतरनी विरूपण का विश्लेषण करना आसान है) का समर्थन करने में असमर्थ है। इस अर्थ में, प्लास्टिक विरूपण (यांत्रिकी) से निकलने वाला ठोस द्रव है, चूंकि इस प्रवाह के साथ कोई चिपचिपापन गुणांक जुड़ा नहीं है। दानेदार प्रवाहिकी दानेदार सामग्री के निरंतर यांत्रिक विवरण को संदर्भित करता है।

प्रवाहिकी के प्रमुख कार्यों में से माप द्वारा तनाव (सामग्री विज्ञान) (या तनाव की दर) और तनाव के बीच संबंधों को स्थापित करना है, चूंकि प्रयोगसिद्ध डेटा का उपयोग करने से पहले कई सैद्धांतिक विकास (जैसे कि फ्रेम इनवेरिएंट को आश्वस्त करना) भी आवश्यक हैं। इन प्रायोगिक तकनीकों को रियोमेट्री के रूप में जाना जाता है और ये सही प्रकार से परिभाषित रियोलॉजिकल सामग्री कार्यों के निर्धारण से संबंधित हैं। इस प्रकार के रिश्ते तब निरंतर यांत्रिकी के स्थापित विधियों से गणितीय उपचार के लिए उत्तरदायी होते हैं।

सरल कतरनी तनाव क्षेत्र से उत्पन्न होने वाले प्रवाह या विरूपण के लक्षण वर्णन को 'कतरनी रियोमेट्री' (या कतरनी प्रवाहिकी) कहा जाता है। विस्तारक प्रवाह के अध्ययन को 'विस्तारीय प्रवाहिकी' कहा जाता है। कतरनी प्रवाह का अध्ययन करना बहुत आसान है और इस प्रकार विस्तारित प्रवाह की तुलना में कतरनी प्रवाह के लिए बहुत अधिक प्रयोगात्मक डेटा उपलब्ध हैं।

विस्कोलेस्टिसिटी

द्रव और ठोस गुण लंबे समय के लिए प्रासंगिक होते हैं:
हम निरंतर तनाव (एक तथाकथित क्रीप प्रयोग) के अनुप्रयोग पर विचार करते हैं:
- यदि सामग्री, कुछ विरूपण के बाद, अंततः आगे विरूपण का विरोध करती है, तो इसे ठोस माना जाता है
- यदि, इसके विपरीत, सामग्री अनिश्चित काल तक बहती है, तो इसे द्रव माना जाता है
इसके विपरीत, लोचदार और चिपचिपा (या मध्यवर्ती, विस्कोइलास्टिक ) व्यवहार कम समय (क्षणिक व्यवहार) पर प्रासंगिक होता है:
हम फिर से निरंतर तनाव के आवेदन पर विचार करते हैं:^[9]
- यदि सामग्री विरूपण तनाव लागू तनाव में वृद्धि के साथ रैखिक रूप से बढ़ता है, तो सामग्री उस सीमा के भीतर रैखिक लोचदार होती है जो पुनर्प्राप्त करने योग्य तनाव दिखाती है। लोच अनिवार्य रूप से समय स्वतंत्र प्रक्रिया है, क्योंकि बिना किसी देरी के तनाव लागू होने के क्षण में तनाव दिखाई देता है।
- यदि सामग्री विरूपण तनाव दर लागू तनाव में वृद्धि के साथ रैखिक रूप से बढ़ जाती है, तो न्यूटनियन अर्थ में सामग्री चिपचिपा होती है। लागू निरंतर तनाव और अधिकतम तनाव के बीच समय की देरी के कारण इन सामग्रियों की विशेषता है।
- यदि सामग्री चिपचिपा और लोचदार घटकों के संयोजन के रूप में व्यवहार करती है, तो सामग्री विस्कोलेस्टिक है। सैद्धांतिक रूप से ऐसी सामग्री लोचदार सामग्री के रूप में तात्कालिक विरूपण और तरल पदार्थ के रूप में विलंबित समय पर निर्भर विरूपण दोनों दिखा सकती है।
प्लास्टिसिटी (भौतिकी) उपज तनाव के अधीन होने के बाद देखा जाने वाला व्यवहार है:
एक सामग्री जो कम लागू तनाव के अनुसार ठोस के रूप में व्यवहार करती है, तनाव के निश्चित स्तर से ऊपर बहना प्रारंभ कर सकती है, जिसे उपज तनाव कहा जाता है सामग्री। प्लास्टिक सॉलिड शब्द का प्रयोग अधिकांश तब किया जाता है जब यह प्लास्टिसिटी थ्रेशोल्ड अधिक होता है, जबकि यील्ड स्ट्रेस फ्लुइड का उपयोग तब किया जाता है जब थ्रेशोल्ड स्ट्रेस कम होता है। चूँकि, दोनों अवधारणाओं के बीच कोई मूलभूत अंतर नहीं है।

विमाहीन संख्याएँ

दबोरा संख्या

स्पेक्ट्रम के छोर पर हमारे पास अदृश्य प्रवाह या साधारण न्यूटोनियन द्रव है और दूसरे छोर पर कठोर ठोस है; इस प्रकार सभी पदार्थों का व्यवहार इन दोनों सिरों के बीच कहीं पड़ता है। भौतिक व्यवहार में अंतर को विकृत होने पर सामग्री में उपस्थित लोच के स्तर और प्रकृति की विशेषता होती है, जो भौतिक व्यवहार को गैर-न्यूटोनियन शासन में ले जाती है। गैर-आयामी डेबोराह संख्या प्रवाह में गैर-न्यूटोनियन व्यवहार की डिग्री के लिए खाते के लिए डिज़ाइन की गई है। दबोरा संख्या को विश्राम के विशिष्ट समय (जो शुद्ध रूप से सामग्री और तापमान जैसी अन्य स्थितियों पर निर्भर करता है) के प्रयोग या अवलोकन के विशिष्ट समय के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।^[3]^[10] छोटी दबोरा संख्याएं न्यूटोनियन प्रवाह का प्रतिनिधित्व करती हैं, जबकि गैर-न्यूटोनियन (चिपचिपा और लोचदार दोनों प्रभावों के साथ) व्यवहार मध्यवर्ती श्रेणी के डेबोरा संख्या के लिए होता है, और उच्च डेबोरा संख्या लोचदार / कठोर ठोस दर्शाती है। चूंकि दबोरा संख्या सापेक्ष मात्रा है, अंश या भाजक संख्या को बदल सकते हैं। उदाहरण के लिए, बहुत कम विश्राम समय या बहुत बड़े प्रायोगिक समय वाले तरल पदार्थ के लिए बहुत छोटी दबोरा संख्या प्राप्त की जा सकती है।

रेनॉल्ड्स संख्या

द्रव यांत्रिकी में, रेनॉल्ड्स संख्या जड़त्वीय बलों के अनुपात का उपाय है ( $v_{s}\rho$ ) चिपचिपाहट बलों के लिए ( ${\frac {\mu }{L}}$ ) और फलस्वरूप यह दी गई प्रवाह स्थितियों के लिए इन दो प्रकार के प्रभावों के सापेक्ष महत्व को निर्धारित करता है। कम रेनॉल्ड्स संख्या के अनुसार चिपचिपा प्रभाव हावी होता है और प्रवाह लैमिनार प्रवाह होता है, जबकि उच्च रेनॉल्ड्स संख्या में जड़ता प्रबल होती है और प्रवाह अशांत हो सकता है। चूँकि, चूंकि प्रवाहिकी का संबंध ऐसे तरल पदार्थों से है जिनमें निश्चित चिपचिपाहट नहीं होती है, लेकिन जो प्रवाह और समय के साथ भिन्न हो सकता है, रेनॉल्ड्स संख्या की गणना जटिल हो सकती है।

यह द्रव गतिकी में सबसे महत्वपूर्ण आयाम रहित संख्या ओं में से है और इसका उपयोग सामान्यतः अन्य आयाम रहित संख्याओं के साथ किया जाता है, जिससे गतिशील समरूपता निर्धारित करने के लिए मानदंड प्रदान किया जा सके। जब दो ज्यामितीय रूप से समान प्रवाह पैटर्न, संभवतः अलग-अलग प्रवाह दरों के साथ अलग-अलग तरल पदार्थों में, प्रासंगिक आयाम रहित संख्याओं के लिए समान मान होते हैं, तो उन्हें गतिशील रूप से समान कहा जाता है।

सामान्यतः इसे इस प्रकार दिया जाता है:

\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 }}

जहाँ पर:

u_s - औसत प्रवाह वेग, [m s⁻¹]
L - विशेषता लंबाई, [m]
μ - (पूर्ण) गतिशील द्रव चिपचिपाहट, [N s m⁻²²] या [Pa s]
ν - गतिज द्रव चिपचिपापन: $v={\frac {\mu }{\rho }}$ , [m² s⁻¹]
ρ - द्रव घनत्व, [kg m⁻³]।

माप

रियोमीटर सामग्री के रियोलॉजिकल गुणों को चिह्नित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण हैं, सामान्यतः तरल पदार्थ जो पिघला हुआ या घोल हो। ये उपकरण द्रव पर विशिष्ट तनाव क्षेत्र या विरूपण लागू करते हैं, और परिणामी विरूपण या तनाव की निगरानी करते हैं। उपकरण कतरनी और विस्तार दोनों में स्थिर प्रवाह या दोलनशील प्रवाह में चलाए जा सकते हैं।

अनुप्रयोग

जीवविज्ञान में सामग्री विज्ञान, अभियांत्रिकी, भूभौतिकी, शरीर विज्ञान, मानव जीव विज्ञान और औषध विज्ञान में अनुप्रयोग हैं। सामग्री विज्ञान का उपयोग कई औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण पदार्थों, जैसे सीमेंट, पेंट और चॉकलेट के उत्पादन में किया जाता है, जिनमें जटिल प्रवाह विशेषताएँ होती हैं। इसके अतिरिक्त, धातु बनाने की प्रक्रियाओं के डिजाइन के लिए प्लास्टिसिटी (भौतिकी) सिद्धांत समान रूप से महत्वपूर्ण रहा है। औद्योगिक और सैन्य दोनों क्षेत्रों में उपयोग के लिए कई उत्पादों के उत्पादन के लिए शरीर क्रिया विज्ञान का विज्ञान और बहुलक सामग्री के उत्पादन और उपयोग में विस्कोलेस्टिक गुणों का लक्षण वर्णन महत्वपूर्ण रहा है।

तरल पदार्थों के प्रवाह गुणों का अध्ययन कई खुराक रूपों के निर्माण में काम करने वाले फार्मासिस्टों के लिए महत्वपूर्ण है, जैसे कि साधारण तरल पदार्थ, लोशन, क्रीम, पेस्ट आदि। लागू तनाव के अनुसार तरल पदार्थ का प्रवाह व्यवहार फार्मेसी के क्षेत्र में बहुत प्रासंगिक है। उत्पाद की श्रेष्ठता बनाए रखने और बैच से बैच विविधताओं को कम करने के लिए फ्लो गुणों का उपयोग महत्वपूर्ण गुणवत्ता नियंत्रण उपकरण के रूप में किया जाता है।

सामग्री विज्ञान

पॉलिमर

प्रसंस्करण^[11] और रबड़, प्लास्टिक और फाइबर का उपयोग में व्यावहारिक समस्याओं के लिए इन सिद्धांतों के संभावित अनुप्रयोगों को स्पष्ट करने के लिए उदाहरण दिए जा सकते हैं। पॉलिमर रबर और प्लास्टिक उद्योगों की मूल सामग्री का निर्माण करते हैं और कपड़ा, पेट्रोलियम उद्योग, ऑटोमोबाइल उद्योग, कागज उद्योग और दवा उद्योगों के लिए महत्वपूर्ण हैं। उनके श्यानप्रत्यास्थ गुण इन उद्योगों के अंतिम उत्पादों के यांत्रिक प्रदर्शन और उत्पादन के मध्यवर्ती चरणों में प्रसंस्करण विधियों की सफलता को भी निर्धारित करते हैं।

श्यानप्रत्यास्थ सामग्री में, जैसे कि अधिकांश पॉलिमर और प्लास्टिक, तरल-जैसे व्यवहार की उपस्थिति गुणों पर निर्भर करती है और इसलिए लागू भार की दर के साथ भिन्न होती है, अर्थात कितनी जल्दी बल लगाया जाता है। सिलिकॉन खिलौना ' सिल्ली पुट्टी ' बल लगाने की समय दर के आधार पर अधिक अलग व्यवहार करता है। इसे धीरे-धीरे खींचो और यह निरंतर प्रवाह प्रदर्शित करता है, जैसा कि अत्यधिक चिपचिपा तरल में प्रमाणित होता है। वैकल्पिक रूप से, जब जोर से और सीधे मारा जाता है, तो यह सिलिकेट ग्लास के जैसे बिखर जाता है।

इसके अतिरिक्त, पारंपरिक रबर कांच के संक्रमण से गुजरता है (जिसे अधिकांश रबर-ग्लास संक्रमण कहा जाता है)। उदा. स्पेस शटल चैलेंजर आपदा रबर ओ-रिंग्स के कारण हुई थी जो असामान्य रूप से ठंडी फ्लोरिडा सुबह में उनके ग्लास संक्रमण तापमान से अधिक नीचे उपयोग की जा रही थी, और इस प्रकार दो स्पेस शटल सॉलिड रॉकेट बूस्टर के वर्गों के बीच उचित सील बनाने के लिए पर्याप्त रूप से फ्लेक्स नहीं कर सका।

बायोपॉलिमर्स

सेल्यूलोज की रैखिक संरचना--- पृथ्वी पर सभी कार्बनिक पदार्थ के पौधे के जीवन का सबसे सामान्य घटक है। या किसी भी तापमान और दबाव पर चिपचिपाहट बढ़ाने वाले हाईढ़रोजन मिलाप के प्रमाण पर ध्यान दें। यह पॉलिमर पार लिंक के समान प्रभाव है, लेकिन कम स्पष्ट है।

सोल-जेल

टेट्राएथिल ओर्थोसिलिकेट (टीईओएस) और पानी के अक्रिस्टलीय हाइड्रेटेड सिलिका कण (सी-ओएच) बनाने की बहुलकीकरण प्रक्रिया को कई अलग-अलग विधियों से रियोलॉजिकल रूप से मॉनिटर किया जा सकता है।

एक सोल (कोलाइड) की चिपचिपाहट को उचित सीमा में समायोजित करके, ऑप्टिकल गुणवत्ता वाले ग्लास फाइबर और दुर्दम्य सिरेमिक फाइबर दोनों को खींचा जा सकता है जो क्रमशः फाइबर ऑप्टिक सेंसर और थर्मल इन्सुलेशन के लिए उपयोग किया जाता है। हाइड्रोलिसिस और संक्षेपण के तंत्र, और रियोलॉजिकल कारक जो संरचना को रैखिक या शाखित संरचनाओं की ओर ले जाते हैं, SOL-जेल विज्ञान और प्रौद्योगिकी के सबसे महत्वपूर्ण उद्देश हैं।

भूभौतिकी

भूभौतिकी के वैज्ञानिक अनुशासन में पिघले हुए बस ए के प्रवाह का अध्ययन और मलबे के प्रवाह (द्रव कीचड़ का धंसना) का अध्ययन सम्मिलित है। यह अनुशासनात्मक शाखा ठोस पृथ्वी सामग्री से भी संबंधित है जो केवल विस्तारित समय-मानों पर प्रवाह प्रदर्शित करती है। जो चिपचिपे व्यवहार को प्रदर्शित करते हैं उन्हें राइड्स के रूप में जाना जाता है। उदाहरण के लिए, ग्रेनाइट कमरे के तापमान (यानी चिपचिपा प्रवाह) पर नगण्य उपज तनाव के साथ बहुतायत से प्रवाहित हो सकता है। लंबी अवधि के क्रीप प्रयोग (~10 वर्ष) संकेत देते हैं कि परिवेशी परिस्थितियों में ग्रेनाइट और कांच की चिपचिपाहट 1020 पोइज़ के क्रम में है।^[12]^[13]

फिजियोलॉजी

फिजियोलॉजी में जटिल संरचना और संरचना वाले कई शारीरिक तरल पदार्थों का अध्ययन सम्मिलित है, और इस प्रकार विस्कोलेस्टिक प्रवाह विशेषताओं की विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित करता है। विशेष रूप से रक्त प्रवाह का विशेषज्ञ अध्ययन है जिसे हेमोरियोलॉजी कहा जाता है। यह रक्त और उसके तत्वों ( रक्त प्लाज़्मा और गठित तत्वों, लाल रक्त कोशिकाओं, सफेद रक्त कोशिकाओं और प्लेटलेटस सहित) के प्रवाह गुणों का अध्ययन है। रक्त चिपचिपापन प्लाज्मा चिपचिपाहट, हेमाटोक्रिट (लाल रक्त कोशिका का वॉल्यूम अंश, जो सेलुलर तत्वों का 99.9% होता है) और लाल रक्त कोशिकाओं के यांत्रिक व्यवहार द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसलिए, लाल रक्त कोशिका यांत्रिकी रक्त के प्रवाह गुणों का प्रमुख निर्धारक है।^[14]

हेमोप्रवाहिकी के लिए प्रमुख विशेषता स्थिर कतरनी प्रवाह में कतरनी का पतला होना है। अन्य गैर-न्यूटोनियन रियोलॉजिकल विशेषताओं में रक्त प्रदर्शित कर सकता है जिसमें स्यूडोप्लास्टिसिटी, विस्कोलेस्टिकिटी और थिक्सोट्रॉपी सम्मिलित हैं।^[15]

लाल रक्त कोशिका एकत्रीकरण

रक्त प्रवाह की भविष्यवाणियों और कतरनी पतली प्रतिक्रियाओं की व्याख्या करने के लिए दो वर्तमान प्रमुख परिकल्पनाएँ हैं। दो मॉडल प्रतिवर्ती लाल रक्त कोशिका एकत्रीकरण के लिए ड्राइव को प्रदर्शित करने का भी प्रयास करते हैं, चूंकि तंत्र पर अभी भी वाद-विवाद चल रहा है। रक्त की चिपचिपाहट और परिसंचरण पर लाल रक्त कोशिका एकत्रीकरण का सीधा प्रभाव पड़ता है।^[16] हेमोप्रवाहिकी की नींव अन्य बायोफ्लुइड्स के मॉडलिंग के लिए भी जानकारी प्रदान कर सकती है।^[15] ब्रिजिंग या क्रॉस-ब्रिजिंग परिकल्पना से पता चलता है कि मैक्रोमोलेक्यूल्स शारीरिक रूप से आसन्न लाल रक्त कोशिकाओं को रोलेक्स संरचनाओं में क्रॉसलिंक करते हैं। यह लाल रक्त कोशिका सतहों पर मैक्रोमोलेक्युलस के सोखने के माध्यम से होता है।^[15]^[16] कमी परत परिकल्पना विपरीत तंत्र का सुझाव देती है। लाल रक्त कोशिकाओं की सतह आसमाटिक दबाव प्रवणता द्वारा साथ बंधी होती है जो कि अतिव्यापी कमी परतों द्वारा बनाई जाती है।^[15] रूलॉक्स एकत्रीकरण प्रवृत्ति के प्रभाव को पूरे रक्त प्रवाहिकी में हेमेटोक्रिट और फाइब्रिनोजेन एकाग्रता द्वारा समझाया जा सकता है।^[15] इन विट्रो में सेल इंटरैक्शन को मापने के लिए शोधकर्ताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली कुछ तकनीकें ऑप्टिकल ट्रैपिंग और माइक्रोफ्लुइडिक्स हैं।^[16]

रोग और निदान

चिपचिपाहट में परिवर्तन को हाइपरविस्कोसिटी, उच्च रक्तचाप, सिकल सेल एनीमिया और मधुमेह जैसी बीमारियों से जुड़ा हुआ दिखाया गया है।^[15] रक्तस्रावी माप और जीनोमिक परीक्षण प्रौद्योगिकियां जो निवारक उपायों और नैदानिक उपकरणों के रूप में कार्य करती हैं।^[15]^[17]

हेमोप्रवाहिकी को उम्र बढ़ने के प्रभावों से भी जोड़ा गया है, विशेष रूप से बिगड़ा हुआ रक्त तरलता के साथ, और अध्ययनों से पता चला है कि शारीरिक गतिविधि रक्त प्रवाहिकी के गाढ़ेपन में सुधार कर सकती है।^[18]

जूलॉजी

कई जानवर रियोलॉजिकल घटनाओं का उपयोग करते हैं, उदाहरण के लिए स्किनस स्किनकस जो इसमें तैरने के लिए सूखी रेत के दानेदार रियोलोजी का उपयोग करते हैं या गैस्ट्रोपॉड जो चिपकने वाले पशु लोकोमोशन के लिए घोंघा कीचड़ का उपयोग करते हैं। कुछ जानवर विशिष्ट एंडोजेनी जटिल द्रव पदार्थ का उत्पादन करते हैं, जैसे शिकार को गतिहीन करने के लिए मखमली कीड़ों द्वारा निर्मित चिपचिपा कीचड़ या शिकारियों को डराने के लिए हगफिश द्वारा स्रावित पानी के नीचे का तेज़-साद्रण कीचड़।^[19]

खाद्य प्रवाहिकी

पनीर और जिलेटो जैसे खाद्य उत्पादों के निर्माण और प्रसंस्करण में खाद्य प्रवाहिकी महत्वपूर्ण है^[20] विशेष रूप से सॉस^[21] ड्रेसिंग,^[22] दही,^[23] या फोंड्यू।^[24] की स्थितियों में, कई सामान्य खाद्य पदार्थों के भोग के लिए पर्याप्त प्रवाहिकी महत्वपूर्ण है।^[25]

थिकेनिंग एजेंट, या गाढ़ा पदार्थ, ऐसे पदार्थ होते हैं, जो जब जलीय मिश्रण में जोड़े जाते हैं, तो स्वाद जैसे अन्य गुणों को अधिक हद तक संशोधित किए बिना इसकी चिपचिपाहट बढ़ा देते हैं। वे शरीर प्रदान करते हैं, सामग्री की ताकत बढ़ाते हैं, और अतिरिक्त सामग्री के निलंबन (रसायन विज्ञान) में सुधार करते हैं। गाढ़ा करने वाले एजेंटो का उपयोग अधिकांश खाद्य योजकों और सौंदर्य प्रसाधनों और व्यक्तिगत स्वच्छता उत्पादों के रूप में किया जाता है। कुछ गाढ़ा करने वाले एजेंट गेलिंग एजेंट होते हैं, जो जेल बनाते हैं। एजेंट ऐसी सामग्री हैं जिनका उपयोग तरल घोल, पायस और निलंबन (रसायन विज्ञान) को गाढ़ा और स्थिर करने के लिए किया जाता है। वे तरल चरण में कोलाइड मिश्रण के रूप में घुल जाते हैं जो कमजोर रूप से संयोजी आंतरिक संरचना बनाता है। खाद्य गाढ़ा करने वाले अधिकांश या तो बहुशर्करा ( स्टार्च, वनस्पति गोंद और कंघी के समान आकार ), या प्रोटीन पर आधारित होते हैं।^[26]^[27]

ठोस प्रवाहिकी

कंक्रीट और मोर्टार (चिनाई) की कार्यशीलता ताजा सीमेंट पेस्ट के रियोलॉजिकल गुणों से संबंधित है। यदि कंक्रीट मिक्स डिज़ाइन में कम पानी का उपयोग किया जाता है, तो कठोर कंक्रीट के यांत्रिक गुणों में वृद्धि होती है, चूंकि पानी-से-सीमेंट अनुपात को कम करने से मिश्रण और आवेदन में आसानी कम हो सकती है। इन अवांछित प्रभावों से बचने के लिए, स्पष्ट उपज तनाव और ताजा पेस्ट की चिपचिपाहट को कम करने के लिए सुपरप्लास्टाइज़र सामान्यतः जोड़े जाते हैं। उनका जोड़ कंक्रीट और मोर्टार गुणों में अत्यधिक सुधार करता है।^[28]

भरा हुआ बहुलक प्रवाहिकी

पॉलिमर में विभिन्न प्रकार के भराव (सामग्री) का समावेश लागत को कम करने और परिणामी सामग्री को कुछ वांछनीय यांत्रिक, थर्मल, विद्युत और चुंबकीय गुण प्रदान करने का सामान्य साधन है। पॉलीमर सिस्टम को भरने वाले फायदे रियोलॉजिकल व्यवहार में बढ़ी हुई जटिलता के साथ आते हैं।^[29]

सामान्यतः जब भराव के उपयोग पर विचार किया जाता है, तो तरफ ठोस अवस्था में उत्तम यांत्रिक गुणों और पिघल प्रसंस्करण में बढ़ी हुई कठिनाई के बीच समझौता करना पड़ता है, बहुलक में भराव के समान फैलाव (रसायन विज्ञान) को प्राप्त करने की समस्या मैट्रिक्स और प्रक्रिया का अर्थशास्त्र दूसरे पर कंपाउंडिंग के अतिरिक्त चरण के कारण। भरे हुए पॉलिमर के रियोलॉजिकल गुण न केवल भराव के प्रकार और मात्रा से निर्धारित होते हैं, किन्तु इसके कणों के आकार, आकार और आकार के वितरण से भी निर्धारित होते हैं। भरी हुई प्रणालियों की चिपचिपाहट सामान्यतः बढ़ती भराव अंश के साथ बढ़ जाती है। फैरिस प्रभाव (प्रवाहिकी) के माध्यम से व्यापक कण आकार के वितरण के माध्यम से इसे आंशिक रूप से सुधारा जा सकता है। अतिरिक्त कारक भराव-बहुलक इंटरफ़ेस पर तनाव (यांत्रिकी) स्थानांतरण है। युग्मन एजेंट के माध्यम से इंटरफेशियल आसंजन को अधिक हद तक बढ़ाया जा सकता है जो बहुलक और भराव कणों दोनों का सही प्रकार से पालन करता है। भराव पर सतह के उपचार का प्रकार और मात्रा इस प्रकार भरे हुए बहुलक प्रणालियों के रियोलॉजिकल और भौतिक गुणों को प्रभावित करने वाले अतिरिक्त पैरामीटर हैं।

अत्यधिक भरे हुए सामग्रियों के रियोलॉजिकल लक्षण वर्णन करते समय दीवार पर्ची को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है, क्योंकि वास्तविक तनाव और मापा तनाव के बीच बड़ा अंतर हो सकता है।^[30]

रियोलॉजिस्ट

एक रियोलॉजिस्ट अंतःविषय वैज्ञानिक या इंजीनियर है जो जटिल तरल पदार्थों के प्रवाह या नरम ठोस पदार्थों के विरूपण का अध्ययन करता है। यह प्राथमिक डिग्री विषय नहीं है; इस प्रकार के रियोलॉजिस्ट की कोई योग्यता नहीं है। अधिकांश रियोलॉजिस्ट के पास गणित, भौतिक विज्ञान (जैसे रसायन विज्ञान, भौतिकी, भूविज्ञान, जीव विज्ञान), इंजीनियरिंग (जैसे मैकेनिकल इंजीनियरिंग, केमिकल इंजीनियरिंग, सामग्री विज्ञान, प्लास्टिक इंजीनियरिंग और इंजीनियरिंग या असैनिक अभियंत्रण ), चिकित्सा, या कुछ तकनीकों प्रौद्योगिकियां, विशेष रूप से सामग्री विज्ञान या खाद्य विज्ञान में योग्यता है। सामान्यतः, डिग्री प्राप्त करते समय थोड़ी मात्रा में भूगर्भ शास्त्र का अध्ययन किया जा सकता है, लेकिन प्रवाहिकी में काम करने वाला व्यक्ति स्नातकोत्तर अनुसंधान के समय या छोटे पाठ्यक्रमों में भाग लेने और प्रोफेसनल संघ में सम्मिलित होने से इस ज्ञान का विस्तार करेगा।

यह भी देखें

बिंघम प्लास्टिक
मरो प्रफुल्लित
द्रव गतिविज्ञान
कांच पारगमन
तरल
रियोलॉजिस्ट की सूची
माइक्रोप्रवाहिकी
थर्माप्लास्टिक के लिए रियोलॉजिकल वेल्डेबिलिटी
रियोपेक्टिक
ठोस
थिक्सोट्रॉपी
परिवहन घटनाएं
श्यानता
इंटरफैसिअल प्रवाहिकी

संदर्भ

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बाहरी कड़ियाँ

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