Sistem Non Newton

System non-newton berarti tidak mengikuti hukum newton: viskositas cairan bervariasi menurut laju geser. Cairan ini tidak mengacu pada cairan murni, tetapi berupa system dispersi atau koloid (emulsi, suspensi, gel). System non-newton dibagi menjadi 2 yaitu:
1. Time independent ; aliran plastis, pseudoplastis dan dilatan
2. Time dependent ; aliran thiksotropik, reopeksi dan aliran viskoelastik.
 Time independent
1) Aliran Plastis
Kurva aliran plastis tidak melalui titik (0,0) tapi memotong sumbu shearing stress (atau auakan memotong jika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan ke sumbu) pada suatu titik tertentu yang dikenal dengan sebagai harga yield. Cairan plastis tidak akan mengalir sampai shearing stress dicapai sebesar yield value tersebut. Pada harga stress di bawah harga yield value, zat bertindak sebagi bahan elastis (meregang lalu kembali ke keadaan semula, tidak mengalir).
U = ( F – f )
G
U adalah viskositas plastis, dan f adalah yield value.

Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang tersuspensi dalam suspensi pekat. Adanya yield value disebabkan oleh adanya kontak antara partikel-partikel yang berdekatan (disebabkan oleh adanya gaya van der Waals), yang harus dipecah sebelum aliran dapat terjadi. Akibatnya, yield value merupakan indikasi dari kekuatan flokulasi. Makin banyak suspensi yang terflokulasi, makin tinggi yield value-nya. Kekuatan friksi antar partikel juga berkontribusi dalam yield value. Ketika yield value terlampaui (shear stress di atas yield value), sistem plastis akan menyerupai sistem newton.

2) Aliran Pseudoplastis
Aliran pseudoplastis ditunjukkan oleh beberapa bahan farmasi yaitu gom alam dan sisntesis seperti dispersi cair dari tragacanth, natrium alginat, metil selulosa, dan natrium karboksimetil selulosa. Aliran pseudoplastis diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan, hal ini berkebalikan dengan sistem plastis, yang tersusun dari partikel-partikel tersuspensi dalam emulsi. Kurva untuk aliran pseudoplastis dimulai dari (0,0) , tidak ada yield value, dan bukan suatu harga tunggal.


Viskositas aliran pseudoplastis berkurang dengan meningkatnya rate of shear. Rheogram lengkung untuk bahan-bahan pseudoplastis ini disebabkan adanya aksi shearing terhadap molekul-molekul polimer (atau suatu bahan berantai panjang). Dengan meningkatnya shearing stress, molekul-molekul yang secara normal tidak beraturan, mulai menyusun sumbu yang panjang dalam arah aliran. Pengarahan ini mengurangi tahanan dari dalam bahan tersebut dan mengakibatkan rate of shear yang lebih besar pada tiap shearing stress berikutnya.
FN = η’ G
Eksponen N meningkat pada saat aliran meningkat hingga seperti aliran newton. Jika N=1 aliran tersebut sama dengan aliran newton.

3) Aliran Dilatan
Aliran dilatan terjadi pada suspensi yang memiliki presentase zat padat terdispersi dengan konsentrasi tinggi. Terjadi peningkatan daya hambat untuk mengalir (viskositas) dengan meningkatnya rate of shear. Jika stress dihilangkan, suatu sistem dilatan akan kembali ke keadaan fluiditas aslinya.


Pada keadaaan istirahat, partikel-partikel tersebuat tersusun rapat dengan volume antar partikel pada keadaan minimum. Tetapi jumlah pembawa dalam suspensi ini cukup untuk mengisi volume ini dan membentuk ikatan lalu memudahkan partikel-partikel bergerak dari suatu tempat ke tempat lainnya pada rate of shear yang rendah. Pada saat shear stress meningkat, bulk dari system itu mengembang atau memuai (dilate). Hal itu menyebabkan volume antar partikel menjadi meningkat dan jumlah pembawa yang ada tidak cukup memenuhi ruang kosong tersebut. Oleh karena itu hambatan aliran meningkat karena partikel-partikel tersebut tidak dibasahi atau dilumasi dengan sempurna lagi oleh pembawa. Akhirnya suspense menjadi pasta yang kaku.
 Time dependent
1) Thiksotropik
Thiksotropik bisa di definisikan sebagai suatu pemulihan yang isotherm dan lambat pada pendiaman suatu bahan yang kehilangan konsistensinya karena shearing. System thiksotropik biasanya mengandung partikel-partikel asimetris yang melalui berbagai titik hubungan menyusun kerangka tiga dimensi diseluruh sampel tersebut. Pada keadaan diam struktur ini mengakibatkan suatu derajat kekakuan pada system tersebut dan menyerupai suatu zat. Ketika digunakan shear dan aliran dimulai, struktur ini mulai memecah pabila titik-titik hubungan tersebut memisah dan partikel-partikel menjadi lurus. Bahan tersebt mengalami transformasi dari gel ke sol dan menunjukkan shear thinning. Pada saat stress di tiadakan stuktur tersebut mulai terbentuk kembali. Proses ini tidak timbul dengan segera tapi secara tahap demi tahap terjadi restorasi dari konsistensi pada saat partikel-partikel asimetris berhubungan satu dengan yang lainnya oleh karena gerak brown. Karena itu rheogram yang di dapat dari bahan thiksotropik sangat bergantung pada laju yang meningkatkan dan yang mengurangi shear serta lamanya waktu sample tersebut mengalami rate of shear.



“Thiksotropik dalam system aliran plastis dan pseudoplastis”



• Pengukuran thiksotropik
Pendekatan pertama:
- Putaran hysteresis (terbentuk antara kurva naik dan turun)
- Koefisiensi thiksotropik (B)
B= U 1- U 2
Ln ^ t2/t1
U1,U2: viskositas plastis kedua kurva menurun
t1,t2: laju konstan setelah shearing
- Metode : mengukur jatuhnya stress terhadap wktu dan beberapa rate of shear.
Pendekatan kedua
- Penentuan pemecahan stuktur akibat meningkatnya rate of shear ; dua putaran hysteresis (V1,V2)
- Koefisien thiksotropik : M (dyne.dtk/cm2)
M = 2 (U1-U2)
ln (v2/v1)2
- Harga M tergantung rate of shear
• Thiksotropik dalam sediaan farmasi
- Sifat ideal sedian farmasi
- Konsistensi tinggi dalam wadah
- Dapat di tuang dan terdispersi dengan mudah,
- Tidak mengendap
- Konsistensi mudah di peroleh dengan cepat
- Bias di simpan dalam waktu lama → emulsi, losio, krim
2) Rheopeksi
Yaitu gejala transformasi sol ke gel yang lebih cepat dengan pengadukan perlahan (ada shear); terjadi keseimbangan.


3) Viskoelastik
- Penentuan viskositas bahan viskoelastik; semisolid, makanan, kosmetik, bahan biologis.
- Analisis di rancang untuk tidak merusak stuktur; memeberikan informasi gaya antar molekul / antar partikel
- Pengukuran berdasarkan sifat mekanis bahan ; memperlihatkan sifat kekentalan cairan dan elastic padatan.