Учебное пособие по коллоидной химии Казань 2015 1

 
Глава 7. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И СТРУКТУРНО-
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ 
 
7.1. Способы описания механических свойств. Основы реологии 
Любая конденсированная система (физическое тело с твердой или 
жидкой дисперсионной средой) обладает механическими свойствами: уп-
ругостью, пластичностью, прочностью, способностью к течению. Механи-
ческие свойства системы зависят от ее внутренней структуры и поэтому 
называются структурно-механическими или реологическими. Реология – 
это раздел механики, изучающий деформацию и течение любой матери-
альной системы.
Под структурой тела обычно понимают пространственное взаимное 
расположение составных частей тела: атомов, молекул, мелких частиц и 
др.
В коллоидной химии понятия структуры и структурообразования 
принято связывать с коагуляцией. В процессе коагуляции происходит об-
разование пространственной структурной сетки из частиц дисперсной фа-
зы, что резко увеличивает прочность системы. Изучению внутренней 
структуры и строения материалов посвящен самостоятельный раздел кол-
лоидной химии, названный физико-химической механикой.
Физико-химическая механика дисперсных систем изучает их реоло-
гические свойства в связи с внутренним строением и решает вопросы 

---

58 
управления ими с целью получения новых материалов. Значение этого 
раздела коллоидной химии очень велико и с практической и теоретической 
точки зрения. Такие системы, как цементные растворы, растворы полиме-
ров, глинистые суспензии, краски, пасты обладают определенной структу-
рой и потому характеризуются особыми структурно-механическими свой-
ствами. 
В реологии вещества подразделяются на жидкие и твёрдые тела. Это 
связано с их реакцией на внешнюю силу, т.е. способностью деформиро-
ваться под действием внешних сил. Деформация – это относительное сме-
щение точек системы, при котором сохраняется ее сплошность. Деформа-
ции бывают упругими (обратимыми) и остаточными (необратимыми). 
Для жидкостей свойственна текучесть или способность к вязкому 
течению. При вязком течении деформация наступает при ничтожном уси-
лии; она необратима (не исчезает при снятии нагрузки) и зависит от дли-
тельности воздействия. Тела, способные к деформации при ничтожно ма-
лой нагрузке, называются вязкими. 
Для твердых тел свойственны обратимые деформации, полностью 
исчезающие при снятии внешнего напряжения (напряжение Р – это отно-
шение силы к площади, к которой она приложена). Различают два основ-
ных вида деформации: растяжение (сжатие) – результат напряжения, 
направленного нормально (перпендикулярно) к поверхности, и сдвиг – уг-
ловая деформация без изменения размеров и объема тела – результат на-
пряжения, направленного тангенциально (касательно) к поверхности (рис. 
19). Как следует из рис. 19 деформация γ растяжения (сжатия) под дейст-
вием напряжения Р выражается: 
γ = Δℓ/ℓ
0 
= (ℓ – ℓ
0
)/ℓ
0
,
(82) 
соответственно, деформация γ сдвига: 
γ = у/х . 
(83) 
В реологии механиче-
ские свойства материалов 
представляют в виде реоло-
гических моделей, в основе 
которых лежат три основных 
идеальных закона, связы-
вающих напряжение с де-
формацией. Им соответству-
ют три элементарные модели 
идеализированных материа-
лов, отвечающих основным 
ℓ
0 
∆ℓ 
ℓ 
Р 
а
) 
Р 
х 
у 
б
) 
Рис. 19. Схема деформаций
при растяжении (а) и сдвиге (б) 

---

59 
реологическим характеристикам (упругость, пластичность, вязкость): 1) 
идеально упругое тело Гука; 2) идеально пластическое тело Сен-Венана-
Кулона; 3) идеально вязкое тело Ньютона (ньютоновская жидкость).