Ο στόχος της παρούσας διατριβής είναι να ρίξει φως στη μή-γραμμική ρεολογική συμπεριφορά σύνθετων πολυμερικών δομών με τη χρήση προχωρημένων τεχνικών τελευταίας τεχνολογίας και με ιδιαίτερη εστίαση στην ρεολογία διάτμησης. Ισχυρά μή-γραμμικά φαινόμενα ροής είναι πανταχού παρόντα στις διαδικασίες κατεργασίας πολυμερών,επομένως η κατανόησή τους είναι θεμελιώδους σημασίας για τεχνολογικές εφαρμογές. Από την άλλη πλευρά, η πρόοδος στην μή-γραμμική ρεολογία εξαρτάται από την επίλυση σοβαρών πειραματικών προβλημάτων που σχετίζονται με αστάθειες ροής. Η ανάπτυξη πειραματικών εργαλείων για την επίλυση αυτών των ζητημάτων είναι μια εξαιρετικά χρονοβόρα και επίπονη πρόκληση. Ξεπερνώντας αστάθειες ροής στην μή-γραμμική πειραματική ρεολογία θα οδηγήσει τον τομέα σε νέες κατευθύνσεις όπως η ακριβής και ποσοτική μοντελοποίηση, η αποκωδικοποίηση των μηχανισμών κίνησης μακρομορίων, και ο σχεδιασμός μακρομοριακών συστημάτων με επιθυμητές ιδιότητες που θα δύνανται να καθοριστούν. Ιδιαίτερα, σε σχέση με τους μοριακούς μηχανισμούς, η γνώση της μή-γραμμικής ροής είναι μάλλον περιορισμένη,ειδικά στη διάτμηση. Σε αυτό το πλαίσιο, το έργο αυτής της διατριβής επιχειρεί να απαντήσει σε δύο καίρια ερωτήματα: i) πώς θα αποκτήσουμε αξιόπιστες μετρήσεις σε παροδική (χρονικά μεταβαλλόμενη) διάτμηση; ii) ποιός είναι ο ρόλος των εμπλοκών, των διακλαδώσεων και των ελκτικών αλληλεπιδράσεων (συνενώσεων) στον καθορισμό της μή-γραμμικής ρεολογία ςσύνθετων πολυμερικών συστημάτων; Είναι σαφές ότι η απάντηση στο πρώτο ερώτημα είναι αναγκαία για να αντιμετωπιστεί το δεύτερο. Ως εκ τούτου, στο πρώτο μέρος της διατριβής παρουσιάζουμε το σχεδιασμό και την υλοποίηση μιας γεωμετρίας κώνου-διαιρεμένης πλάκας(CPP) που θα μπορεί να προσαρμοστεί στο ρεόμετρο ARES και επιτρέπει ακριβείς μετρήσεις στη μή-γραμμική περιοχή της διάτμησης. Στο δεύτερο μέρος, εφαρμόζουμε τη τεχνική CPP και την ομοαξονική ρεομετρία εφελκυσμού για να διερευνηθεί η απόκριση πρότυπων συστημάτων, που περιλαμβάνουν γραμμικά κυκλικά, δενδριτικά και δενδρoποιημένα υπερδιακλαδωμένα πολυμερή, προκειμένου να απαντηθούν τα προαναφερθέντα ερωτήματα.