Reologia dos Materiais | NOVA Guia de Cursos
No final desta unidade curricular o estudante deverá ter adquirido conhecimentos, aptidões e competências que permitam: reconhecer a importância da viscoelasticidade e de que modo ela afeta a deformação dos fluidos quando sujeitos a tensões de corte e extensionais; saber quais os parâmetros que afetam as funções reológicas dos fluidos, em particular dos polímeros; compreender o comportamento reológico de materiais e produtos tais como: sistemas multifásicos (suspensões, emulsões, misturas poliméricas), cosméticos, alimentos, tintas, etc; medir propriedades reológicas de diferentes tipos de fluidos, em particular dos polímeros, utilizando os equipamentos apropriados; calcular funções reológicas medidas em diferentes geometrias; aplicar o conhecimento reológico do polímero às suas condições de processamento; ajustar os resultados das medidas a equações/modelos apropriadas e extrair daí informação relevante
Não existem procedências obrigatórias, no entanto é aconselhável que os estudantes tenham conhecimentos de polímeros (adquiridos nas unidades curriculares de Química de Polímeros e Física de Polímeros), bem como de matemática (por exemplo resolução de equações diferenciais) e de mecânica de fluidos.
R.B. Bird, R.C. Armstrong and O. Hassager, "Dynamics of Polymeric Liquids: Volume I, Fluid Mechanics", John Wiley & Sons Inc., 1977.
Relativamente aos conteúdos teóricos, a exposição da matéria será feita por recurso à projecção de transparências. Estas serão disponibilizadas aos alunos, na página da disciplina. Esta página conterá todos os elementos relativos à disciplina: objectivos, conteúdos programáticos, calendarização dos diferentes tipos de aulas, métodos de avaliação, enunciados de problemas, guiões dos trabalhos práticos, métodos e resultados de avaliação, bibliografia aconselhada e sumários, para além das já referidas transparências.
Relativamente a conteúdos práticos, serão realizados 5 trabalhos de laboratório que não só servirão para consolidar os conhecimentos teóricos adquiridos mas também a familiarizar os alunos com equipamentos de medida vulgarmente utilizados na caracterização reológica de fluidos.
A avaliação dos trabalhos de laboratório será feita através da realização de um questionário individual, a ser realizado uma a duas semanas após a realização do mesmo.
A classificação final (NF) da disciplina será calculada por recurso à expressão:
NT – média dos 2 testes realizados ao longo do semestre, ou nota de exame
NL - Média dos questionários
Os alunos poderão dispensar de exame, caso tenham obtido NF igual ou superior a 9.5 val, com um mínimo de 8 val no 1º teste, e com NT (nota de frequência) igual ou superior a 9.5 val.
Os alunos que não tenham obtido aprovação por testes, poderão realizar um exame desde que tenham obtido frequência na disciplina.
Capítulo 1. Introdução: O conceito de reologia e a importância do seu estudo.
Fundamentos de reologia: geometria de escoamento, lei de Hooke, lei de Newton, equações do movimento, equações de Navier Stokes.
Viscoelasticidade: o conceito de viscoelasticidade, sólidos e líquidos viscoelásticos, nº de Déborah.
Classificação dos fluidos: fluidos newtoneanos e fluidos não newtoneanos (reofluidificantes, reoespessantes, etc).
Capítulo 2. Funções reológicas de fluidos não newtoneanos. Viscosidade: Curvas de fluxo, equações cosnstitutivas e modelos que descrevem o comportamento dos fluidos não newtoneanos.
Diferenças de tensões normais: origem, primeira diferença de tensões normais como medida da elasticidade de um fluido, consequências da existência de diferenças de tensões normais não nulas.
Viscoelasticidade linear: comportamento de fluidos viscoelásticos em regime de viscoelasticidade linear; viscosidade complexa, módulo dinâmico e módulo dissipativo.
Viscosidade extensional: tipos de deformação extensional, importância dos escoamentos extensionais, relações entre funções reológicas em corte e extensionais.
Capítulo 3. Instrumentos de medida de funções reológicas Equipamentos simples para controlo de rotina.
Reómetros rotacionais.
Reómetros capilares.
Reómetros extensionais.
Capítulo 4. Reologia de polímeros: factores que afectam as propriedades reológicas de polímeros
Efeito da temperatura. Curvas mestras.
Efeito da pressão.
Efeito da massa molecular média e da distribuição de massas moleculares médias.
Efeito da estrutura molecular: efeito das ramificações, efeito de outros factores estruturais.
Efeito da presença de aditivos.
Efeito da adição de solventes: reologia das soluções poliméricas; viscosidade em função da concentração, dependência da viscosidade de soluções poliméricas com a temperatura e a taxa de corte, propriedades reológicas dinâmicas de soluções poliméricas.
Capítulo 5. Reologia de polímeros líquido-cristalinos Introdução: a noção de cristal líquido e de polímero líquido-cristalino.
Reologia de polímeros líquido-cristalinos liotrópicos: curvas de viscosidade em função da concentração, viscosidade e diferenças de tensões normais em função da taxa de corte, influência da temperatura, da concentração e da massa molecular média do polímero nas funções reológicas das soluções liotrópicas.
Reologia dos polímeros líquido-cristalinos termotrópicos: viscosidade e diferenças de tensões normais em função da taxa de corte, influência da temperatura e da massa molecular média do polímero nas funções reológicas de polímeros termotrópicos.
Modelos aplicáveis ao comportamento reológico de polímeros liquido-cristalinos.
Capítulo 6. Reologia de sistemas poliméricos multifásicos Reologia de suspensões: suspensões diluídas, suspensões concentradas,
Reologia de emulsões.
Reologia de polímeros reforçados com fibra.
Reologia de misturas de polímeros. Caso particular da reologia de misturas de termoplásticos com polímeros liquido-cristalinos.
Reologia de copolímeros de blocos.
Capítulo 7. Reologia de produtos alimentares
Seminário proferido por docente externo
Capítulo 8. Reologia de produtos farmacêuticos e de cosméticos
Capítulo 9. Reologia de tintas
Importância da reologia na indústria das tintas. Tixotropia e tempo de recuperação da viscosidade.
Factores de que depende a reologia de uma tinta: natureza do ligante, composição do solvente, concentração do ligante, conteúdo em pigmentos, temperatura.
Relação entre a taxa de corte e as propriedades das tintas: nivelamento, sedimentação, pintura, etc.
Utilização de aditivos modificadores da reologia das tintas.
Relação entre viscosidade da tinta e método de aplicação.
Capítulo 10. Reologia de Materiais de Construção
Importância da reologia em construção civil e obras públicas. Os conceitos de tensão de cedência e viscosidade plástica. Dependência destes com a taxa de corte, a temperatura e a composição da mistura. Modelos aplicáveis à reologia destes materiais.