Structures internes d'échantillons et de comportement de fluidification par cisaillement

Au repos, de longues molécules filamenteuses de polymères non réticulés se contractent pour former des boules. Aux bords des molécules, les chaînes s'entrelacent les unes avec les autres (Figure 1). Sous cisaillement, les boules enchevêtrées changent de forme et deviennent ellipsoïdales (en forme de ballon de football américain ou de dirigeable). Cette déformation va de pair avec un désenchevêtrement croissant des molécules. Comme les molécules individuelles ont moins de résistance à l'écoulement que les superstructures enchevêtrées, le résultat est un comportement d'écoulement à cisaillement réducteur avec des valeurs de viscosité décroissantes à des taux de cisaillement plus élevés.

En l'absence de forces d'interaction, les particules dans une suspension au repos sont orientées de manière aléatoire (Figure 2). Lorsque le cisaillement est appliqué, les particules commencent à s'aligner parallèlement à la direction d'écoulement. Cela facilite leur glissement les uns sur les autres plus facilement. Puisque les particules individuelles montrent maintenant moins de résistance à l'écoulement que dans un état désordonné au repos, il est évident qu'avec l'augmentation du taux de cisaillement, elles affichent un comportement d'écoulement à cisaillement décroissant avec une diminution de la viscosité. 

Au repos, les agglomérats dans une suspension enferment également des parties du liquide de dispersion, immobilisant ainsi celui-ci (Figure 3). Sous cisaillement, les superstructures se désintègrent de plus en plus en particules primaires, ou, pour être plus précis, en leurs agrégats. Comme les superstructures plus petites affichent moins de résistance au flux, et comme le liquide de dispersion auparavant immobilisé est maintenant libre de se déplacer à nouveau, le résultat est un comportement d'écoulement à cisaillement décroissant avec une viscosité décroissante à des taux de cisaillement croissants.

Au repos, les gouttelettes dans une émulsion ont la forme de sphères (Figure 4). Lorsqu'elles s'écoulent, la taille et la forme des gouttelettes dépendent du cisaillement appliqué. L'augmentation de la déformation conduit à une forme ellipsoïdale. Parce que les gouttelettes montrent maintenant une section transversale plus petite dans la direction d'écoulement, l'émulsion présente une diminution de la viscosité, c'est-à-dire un comportement d'écoulement à cisaillement réduit.