La viscosité est une propriété importante des fluides qui décrit une résistance des liquides à l'écoulement et qui est liée à la friction interne qui a lieu dans le fluide. Le type de comportement d'écoulement le plus courant est l'écoulement en cisaillement où les couches de fluide se déplacent les unes par rapport aux autres en réponse à une force de cisaillement. Cette force externe prend la forme d'une contrainte de cisaillement définie comme étant la force agissant sur une unité de surface de fluide. Ce phénomène donne lieu à ce qu'on appelle un gradient de vitesse sur l'épaisseur de l'échantillon. La viscosité de cisaillement ou la viscosité dynamique relative à ce processus correspond au rapport entre la contrainte de cisaillement et le gradient de vitesse, comme illustré ci-dessous.

Fluides non newtoniens

De nombreux fluides simples sont considérés comme newtoniens, ce qui signifie que leur viscosité ne dépend pas de la force de cisaillement appliquée. On pourrait citer l'eau et les hydrocarbures simples à titre d'exemples. Alors que la complexité des fluides augmente, de par l'inclusion de bulles, gouttelettes, particules ou polymères par exemple, les fluides peuvent adopter un comportement plus complexe et présenter une réponse non newtonienne, où la viscosité dépend de la force de cisaillement appliquée. Ces types de fluides sont généralement appelés fluides structurés ou fluides complexes et leur comportement peut être mieux décrit à l'aide d'un rhéomètre. Celui-ci est capable de mesurer une gamme de viscosités sur un plus large éventail de gradients de vitesse, de contraintes de cisaillement et de températures qu'un simple viscosimètre.

Ce comportement non newtonien est commun à de nombreux produits industriels et commerciaux tels que le dentifrice, la mayonnaise, la peinture, les cosmétiques ou encore les ciments, qui sont généralement des fluides rhéofluidifiants, où la viscosité diminue lorsque le gradient de vitesse augmente, bien qu'un rhéoépaississement puisse avoir lieu dans certains fluides très structurés. 

Applications de la viscosité 

Pour la plupart des produits, la viscosité doit être élevée à de faibles gradients de vitesse pour empêcher toute sédimentation ou affaissement, mais doit se délayer à des gradients de vitesse plus élevés afin de faciliter l'application ou le traitement. Par conséquent, une seule mesure de viscosité ne suffit pas pour décrire la viscosité de ces matériaux, et la viscosité doit être mesurée sur une gamme de contraintes de cisaillement ou de gradients de vitesse, ou au moins à un gradient de vitesse pertinent pour le processus ou l'application en question. Les fluides non newtoniens peuvent également présenter d'autres phénomènes tels que le seuil d'écoulement, la thixotropie et la viscoélasticité, qui peuvent avoir un impact majeur sur le comportement du matériau et la performance du produit.


On trouve d'autres paramètres de viscosité liés aux dispersions : la viscosité relative, la viscosité spécifique et la viscosité intrinsèque. Elles peuvent présenter une mesure de la contribution d'une phase solutée ou dispersée à la viscosité d'une solution ou d'une dispersion. Un viscosimètre différentiel permet de déterminer plus facilement ces paramètres, par exemple le viscosimètre utilisé avec le système de chromatographie par perméation de gel (GPC) OMNISEC.

Alors que de simples viscosimètres sont souvent suffisants pour décrire les performances des fluides newtoniens sur une plage étroite ou gradients de vitesse, des viscosimètres et rhéomètres plus avancés sont nécessaires pour les fluides non newtoniens et pour les applications impliquant l'évaluation d'une gamme de gradients de vitesse étendue. Malvern Panalytical offre une gamme de viscosimètres et de rhéomètres avancés pour répondre à ces exigences. Ils peuvent être utilisés pour un(e) :

  • Suivi de la viscosité pour étudier les fluides non newtoniens en fonction du cisaillement afin de simuler la fabrication ou les conditions d'usage.
  • Empreinte viscoélastique des matériaux afin de déterminer l'étendue des comportements semblables à celui d'un solide ou d'un liquide.
  • Optimisation et évaluation de la stabilité de dispersion.
  • Détermination de la thixotropie des peintures et des revêtements pour l'application du produit et la qualité finale des finitions.
  • Impact de l'architecture moléculaire des polymères sur la viscoélasticité pour le traitement et la performance de l'utilisation finale.
  • Référencement des produits alimentaires et d'hygiène personnelle pour leurs capacités à être pompés ou étalés.
  • Suivi de réticulation complète des systèmes adhésifs ou gélifiants.
  • Analyse de préformulation pour les applications thérapeutiques (biopharmaceutiques, notamment).