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dc.creatorQuitian Ardila, Luis Humberto-
dc.date.accessioned2026-07-07T20:52:26Z-
dc.date.available2026-07-07T20:52:26Z-
dc.date.issued2026-05-29-
dc.identifier.citationARDILA, Luis Humberto Quitian. Rheological behavior and microstructural mechanisms in non-colloidal suspensions across newtonian and non-newtonian matrices: microscopic and macroscopic relationship. 2026. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40722-
dc.description.abstractUnderstanding how microscopic particle interactions translate into macroscopic rheological behavior remains a central challenge in non-colloidal suspensions. This work proposes a unified experimental approach to investigate how particle properties—size, shape, surface roughness, and concentration—interact with the microstructure of different fluid matrices. Model suspensions were prepared using xanthan gum, Carbopol, and Laponite, with identical particle systems to decouple particle-induced effects from matrix-controlled mechanisms. The results show that particle concentration governs transitions between rheological regimes, affecting viscosity, viscoelastic properties, and flow behavior. However, the underlying physical mechanisms strongly depend on the matrix. In pseudoplastic systems, particle addition promotes polymer-mediated coupling; in viscoplastic gels, particles can either reinforce or disrupt the network; and in thixotropic systems, they influence structural evolution and aging kinetics. Overall, smaller particles enhance particle–matrix interactions, increasing elastic contributions, while higher concentrations promote structural connectivity and yield stress behavior. No universal rheological model describes all systems, as stress transmission is governed by the intrinsic microstructure of the continuous phase. This work establishes a matrix-dependent framework linking microstructure to macroscopic rheological response in non-colloidal suspensions.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.description.sponsorshipPetróleo Brasileiro (Petrobrás)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectReologiapt_BR
dc.subjectSuspensões (Química)pt_BR
dc.subjectFluidos não-newtonianospt_BR
dc.subjectMicroestruturapt_BR
dc.subjectViscoelasticidadept_BR
dc.subjectGoma xantanapt_BR
dc.subjectRheologypt_BR
dc.subjectSuspensions (Chemistry)pt_BR
dc.subjectNon-Newtonian fluidspt_BR
dc.subjectMicrostructurept_BR
dc.subjectViscoelasticitypt_BR
dc.subjectXanthan gumpt_BR
dc.subjectSoft condensed matterpt_BR
dc.titleRheological behavior and microstructural mechanisms in non-colloidal suspensions across newtonian and non-newtonian matrices: microscopic and macroscopic relationshippt_BR
dc.title.alternativeComportamento reológico e mecanismos microestruturais em suspensões não coloidais em matrizes newtonianas e não newtonianas: relação microscópica e macroscópicapt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoCompreender como as interações microscópicas entre partículas se traduzem em comportamento reológico macroscópico continua sendo um desafio central na reologia de suspensões não coloidais. Este trabalho propõe uma abordagem experimental unificada para investigar como propriedades das partículas — tamanho, forma, rugosidade e concentração — interagem com a microestrutura de diferentes matrizes fluídas. Para isso, foram estudadas suspensões modelo em goma xantana, Carbopol e Laponita, utilizando sistemas de partículas idênticos para desacoplar os efeitos da fase dispersa e da matriz. Os resultados mostram que a concentração de partículas controla a transição entre regimes reológicos, afetando viscosidade, propriedades viscoelásticas e comportamento de escoamento. No entanto, os mecanismos físicos dessas transições dependem fortemente da matriz. Em sistemas pseudoplásticos, observa-se acoplamento mediado pelo polímero; em géis viscoplásticos, a presença de partículas pode reforçar ou desestruturar a rede; e em sistemas tixotrópicos, influencia a cinética de evolução estrutural. De forma geral, partículas menores intensificam interações partícula-matriz, aumentando a resposta elástica, enquanto maiores concentrações promovem maior conectividade estrutural e favorecem o surgimento de tensão de escoamento. Ainda assim, não há um modelo reológico universal, pois os mecanismos dominantes são governados pela microestrutura da fase contínua. Este trabalho estabelece, portanto, um arcabouço físico dependente da matriz que relaciona estrutura microscópica e resposta macroscópica em suspensões não coloidais.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0002-0433-6287pt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/3315468467760101pt_BR
dc.contributor.advisor1Franco, Admilson Teixeira-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-7977-6404pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/3561428456009236pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Andrade, Diogo Elias da Vinha-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1191-9931pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/5726562903368886pt_BR
dc.contributor.referee1Franco, Admilson Teixeira-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-7977-6404pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/3561428456009236pt_BR
dc.contributor.referee2Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-7090-2729pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/4344790398205987pt_BR
dc.contributor.referee3Haminiuk, Charles Windson Isidoro-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-1432-9427pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttps://lattes.cnpq.br/3110129398595336pt_BR
dc.contributor.referee4Maia, Joao-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0001-6285-566Xpt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/7937264941244990pt_BR
dc.contributor.referee5Latas, Luis Lugo-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0001-6882-2789pt_BR
dc.contributor.referee5LattesNão possuipt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOSpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
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