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3. METHODEN UND APPARATUREN 49
τ(t) = G*(ω) · γ(t) (Gl. 51)
G* setzt sich aus einem Real- und einem Imaginärteil zusammen.
G* = G´ + G´´ (Gl. 52)
Der Realteil G´ wird als Speichermodul bezeichnet und ist ein Maß für die elastischen
Anteile. Es ist die Energie, der beim Deformationsvorgang vom System gespeichert wird.
Der Imaginärteil G´´ ist der Verlustmodul und gibt die viskosen Anteile an. Er kennzeichnet
den als Wärme übergehenden Anteil der Energie.
Oszillierende Messungen müssen immer im so genannten linear viskoelastischen Bereich
durchgeführt werden, also im Bereich, in dem Schubspannung und Deformation proportional
zueinander sind. Bei zu hoher Amplitude der Deformation bzw. der Schubspannung ist dann
im nichtlinearen Bereich eine Auswertung der Messung nur noch schwer möglich.
Bei viskoelastischen Stoffen besteht die Systemantwort auf eine in der Form einer
Schubspannung einwirkende Kraft stets aus einer Kombination von elastischer und viskoser
Deformation. Viskoelastische Tensidlösungen vereinigen somit die Eigenschaften eines
elastischen Festkörpers mit denen einer viskosen Flüssigkeit. Nach MAXWELL gelten als
Modell für solche Flüssigkeiten eine Feder und ein Stossdämpfer, die in Reihe geschaltet
sind. Wird dieses Modell mit Kraft belastet zeigt zunächst nur die Feder eine Verformung, die
proportional zur aufgebrachten Kraft ist. Erst danach verformt sich der Stossdämpfer
kontinuierlich, solange die Krafteinwirkung anhält. Wird das Modell entlastet, geht die Feder
in ihren Ausgangszustand zurück, während der Stossdämpfer in dem verformten Zustand
bleibt. Eine viskoelastische Flüssigkeit bleibt also nach einem Belastungs-Entlastungs-Zyklus
teilweise verformt. Die Rückdehnung entspricht dem elastischen Anteil der Probe, die
bleibende Verformung entspricht dem viskosen Anteil.
Die Rheogramme wurden am Gerät CS10 der Firma BOHLIN mit einem Kegel-Platte-System
(Ø 40 mm, 4° Winkel) bei einer Deformation von 1 % aufgenommen. Die Temperatur wurde
auf 25 °C eingestellt. Das BOHLIN CS10 Gerät ist schubspannungskontrolliert, d.h. es gibt die
Schubspannung vor und misst die Deformation.