粘?性

連??力?
	;
法則
	質量保存の法則 ; 運動量保存の法則 ; エネルギ?保存の法則 ; クラウジウス?デュエムの不等式
固?力?
	固? · ?形 · ?性 · ?性波 · ?塑性 · 塑性 · フックの法則 · ?力 · ひずみ · 有限?形理論 · レオロジ? · 粘?性 · 超?性
流?力?
	流? · 流??力? ; 流?動力? · 粘度 · ニュ?トン流? ; 非ニュ?トン流? ; 表面張力
科?者
	ニュ?トン · スト?クス · ナビエ · コ?シ? · フック · ベルヌ?イ
	表 ; 話 ; 編 ; ? ;

粘?性 （ねんだんせい、英 : viscoelasticity ）とは、粘性と ?性の?方を合わせた性質のことである。基本的にすべての物質が持つ性質であるが、特にプラスチックやゴムなどの高分子物質に?著に見られる。

?要 [ 編集 ]

一般に粘性は液? の、?性は固? の性質と考えられる。どちらもそれぞれにおける ?形のしやすさ（しにくさ）を表すものであるが、その?相には大きな差がある。固?は加えられた力に?じて?形するが、加えた力がなくなれば元の形に?る。液?の場合にはやはり?形するが、力がなくなっても元には?らない。

ところが、例えばビニ?ルの場合、引っ張ると伸びるが、力を?いてもすぐには?らず、ゆっくりと元に?る。また卵の白身は液?に見えるが、かき混ぜた箸をはずすと多少だが跳ね返るように?る。これらの物質は粘性と?性を兼ね備えているために、このような?動をすると考えられる。

ある物質が粘?性?か、あるいは粘性?または?性?に近いのかは、その物質に一定のひずみを?えたときの ?力緩和（?力の時間?化）の緩和時間を見ることで判別できる。緩和時間が?測の時間スケ?ルに?して十分短ければ粘性?、長ければ?性?、同等のスケ?ルであれば粘?性?として扱われる ^[1]。このことから、緩和時間と?測時間スケ?ルの比はデボラ? と名付けられ、判別の目安として用いられる。

層流 ?態の粘?性流?と、 ?流 ?態のニュ?トン流? （を粗視化してみた流れ）とが示す振る舞いが似ていることが指摘されている ^[2]。

?力とひずみの?係 [ 編集 ]

粘?性?は、 ?性? と粘性? の間の性質を持つ。力を加えて?形させ、その?力（力÷面積）を一定に保つとひずみ（?形長さ÷元の長さ）は徐?に大きくなる ^[3]。このとき、ひずみ速度（ひずみ÷時間）は時間?過に伴い大きくなる。言い換えれば、ひずみを一定に維持しようとするとき、必要な?力は加速度的に小さくなる。完全?性?では?力とひずみは比例?係にあり、?力を一定に保つとひずみは?化しない。完全粘性?に力を加えるとエネルギ?は熱となり失われる。ひずみが一定のとき、?力は無くなる（0になる）。

動的?性率 [ 編集 ]

詳細は「動的?性率」を?照

粘?性は動的?性率で表現できる。?力を周期的に?え、?力と時間の??が正弦波を示すようにすると、完全?性?ではひずみ-時間??の?動は?力-時間??の?動と一致する。?力がゼロ点と極値（極大値と極小値）をとる時間はひずみと同じとなる。完全粘性?のひずみ-時間??は?力-時間??とπ/2の位相差を持つ。?力がゼロ点となるときひずみは極値を取り、?力が極値となるときひずみはゼロ点を示す。粘?性?では、ひずみ-時間??と?力-時間??との位相差は-π/2からπ/2の間に存在する ^[3]。

分類 [ 編集 ]

線形粘?性: 粘?性?にひずみを加えた際の?動が線形で表せる性質のことである。この性質を表すためにマクスウェルモデルやケルビン?フォ?クトモデルがよく用いられる。?際には非線形であっても、物?のひずみが1以下の小?形時に線形近似することで線形粘?性として扱うことが多い。
非線形粘?性: 粘?性?にひずみを加えた際の?動が線形で表せず非線形となってしまう性質のことである。物?のひずみが1以上の大?形の際によく見られる性質である。解析は線形粘?性より複?である。

複素?性率 [ 編集 ]

粘?性のマクスウェルモデル。外力に?して?答の速いばね（ E ）と、?答の?いダッシュポット（η）を直列に?べたものとして表される。粘?性?の ?力緩和を表現する。

標準線形固?（SLS）モデル。上記2つのモデルを組み合わせたもので、?力緩和とクリ?プの?方を表現できる。

「動的?性率」も?照

粘性はニュ?トンの粘性法則などの?力-ひずみ速度の?係で、?性はフックの法則などの?力-ひずみ?係で記述されるが、線形粘?性に?する、これらに相?するパラメ?タが 複素?性率 である。粘?性?に正弦波形のひずみを入力したときの?力の?答によって定義する。電?工? で用いられるインピ?ダンスや、制御工? の周波? ?達?? に良く似た?念である。

右?の各モデルに?して、複素?性率 E ^*は以下のように複素? で、かつ入力の角周波? ωの??として定義される。

マクスウェルモデル（ en:Maxwell material ）

E^{*}(\omega )=\left({\frac {1}{E}}+{\frac {1}{i\omega \eta }}\right)^{-1}

ケルビン ? フォ?クトモデル（ en:Kelvin?Voigt material ）

E^{*}(\omega )=E+i\omega \eta

標準線形固?モデル（ en:Standard linear solid model ）

E^{*}(\omega )=E_{1}+\left({\frac {1}{E_{2}}}+{\frac {1}{i\omega \eta }}\right)^{-1}

ただし、 i は ???位である。

E はばね係? でありエネルギ? を蓄積する?果を、またηは粘性係? でありエネルギ?を散逸させる?果を表している。このことから、複素?性率の?部を 貯??性率 、?部を 損失?性率 と呼ぶことがある ^[1]。

物質が粘性?に近いとき複素?性率の位相はπ/2に近く、?性?に近いときは0に近い ^[1]。

?考文? [ 編集 ]

^ ^a ^b ^c Peter Atkins; Julio de Paula 著、千原秀昭, ?葉章 ?『アトキンス物理化?要論』（4版）東京化?同人、2007年、194頁。 ISBN 978-4-8079-0649-9 。
^ ?井喜充、下村裕、半場藤弘、岡本正芳編『?れと流れ』培風館、2008年、85頁。 ISBN 978-4-563-02289-1 。
^ ^a ^b 小澤美奈子 (2006). 社?法人高分子??. ed. 基礎高分子化? . 東京: 東京化?同人. ISBN 978-4-8079-0635-2

日本レオロジ???編『講座?レオロジ?』（1版）高分子刊行?、2001年。

?連項目 [ 編集 ]

[atkins-1] Peter Atkins; Julio de Paula 著、千原秀昭, ?葉章 ?『アトキンス物理化?要論』（4版）東京化?同人、2007年、194頁。 ISBN 978-4-8079-0649-9 。

[2] ?井喜充、下村裕、半場藤弘、岡本正芳編『?れと流れ』培風館、2008年、85頁。 ISBN 978-4-563-02289-1 。

[基礎高分子化学-3] 小澤美奈子 (2006). 社?法人高分子??. ed. 基礎高分子化? . 東京: 東京化?同人. ISBN 978-4-8079-0635-2

[1]

[2]

[3]