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混合型流變儀的測量范圍包括哪些流變參數(shù)?

來源:TA儀器   2025年03月19日 13:56  
  混合型流變儀是一種多功能的儀器,能夠測量多種流變參數(shù),以全面描述物質(zhì)的流變特性。以下是其常見的測量范圍及可測量的流變參數(shù):
  
  一、黏度相關(guān)參數(shù)
  
  1、黏度(η)
  
  動態(tài)黏度(η'):在振蕩測試模式下,測量樣品在交變應(yīng)力或應(yīng)變作用下的黏性部分。它反映了樣品在流動過程中抵抗剪切變形的能力,其單位為泊(Pa·s)。例如,對于涂料、油墨等流體,動態(tài)黏度可以幫助評估其在涂刷或印刷過程中的流動性能。
  
  表觀黏度(ηa):在穩(wěn)態(tài)剪切測試中,根據(jù)剪切應(yīng)力和剪切速率的比值計算得到。它描述了樣品在恒定剪切條件下的黏度特性,單位也是泊(Pa·s)。比如,在石油化工行業(yè),通過測量原油的表觀黏度,可以了解其在管道輸送過程中的流動阻力。
  
  2、黏度隨溫度的變化
  
  混合型流變儀可以在不同溫度條件下測量樣品的黏度變化。通過設(shè)定溫度控制單元,能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)(如-50℃到500℃)進行測試。這對于研究高分子材料的熔體黏度隨溫度的變化規(guī)律非常重要。例如,在塑料加工過程中,了解聚合物在不同加工溫度下的黏度,有助于優(yōu)化注塑、擠出等加工工藝。
  
  3、黏度隨時間的變化
  
  有些樣品的黏度會隨著時間而變化,特別是在受到外力作用或者處于化學(xué)變化過程中的情況下。流變儀可以通過長時間的測量來記錄黏度的動態(tài)變化過程。例如,對于一些具有觸變性的涂料,其黏度會在受到剪切力后隨時間降低(觸變環(huán)),利用流變儀可以精確地監(jiān)測這種變化,為涂料的配方設(shè)計和施工應(yīng)用提供依據(jù)。
  

混合型流變儀

 

  二、彈性相關(guān)參數(shù)
  
  1、彈性模量(G')
  
  在振蕩測試中,儲存模量(G')是衡量樣品彈性成分的重要參數(shù)。它表示樣品在周期性變形過程中儲存能量的能力,單位為帕(Pa)。例如,在生物組織工程中,通過對生物組織的彈性模量測量,可以了解組織的機械強度和彈性特性,為組織修復(fù)和醫(yī)療器械的設(shè)計提供參考。
  
  2、剪切模量(G)
  
  對于固體材料,混合型流變儀可以通過適當(dāng)?shù)臏y試模式(如扭轉(zhuǎn)測試)來測量剪切模量。剪切模量反映了材料在受到剪切力時抵抗剪切變形的能力,單位為帕(Pa)。在復(fù)合材料研究中,剪切模量是評估材料力學(xué)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一,有助于確定復(fù)合材料在不同方向上的承載能力。
  
  三、屈服應(yīng)力相關(guān)參數(shù)
  
  1、屈服應(yīng)力(τy)
  
  許多非牛頓流體(如泥漿、牙膏等)具有屈服應(yīng)力,即只有當(dāng)施加的剪切應(yīng)力超過某一臨界值時,流體才會開始流動。流變儀可以通過控制應(yīng)力或應(yīng)變的模式,精確地測量樣品的屈服應(yīng)力。例如,在化妝品行業(yè),測定面霜等產(chǎn)品的屈服應(yīng)力,可以評估其在包裝和使用過程中的穩(wěn)定性,防止產(chǎn)品出現(xiàn)分層或流淌現(xiàn)象。
  
  2、觸變極限應(yīng)力(τt)
  
  觸變極限應(yīng)力是指破壞樣品觸變結(jié)構(gòu)所需的最小應(yīng)力。在一些具有觸變性的材料(如凝膠、某些涂料)中,當(dāng)施加的應(yīng)力超過觸變極限應(yīng)力后,材料的黏度會迅速下降。流變儀可以幫助確定這個臨界應(yīng)力值,對于理解和控制這些材料的流變行為具有重要意義。
  
  四、流動曲線相關(guān)參數(shù)
  
  1、剪切應(yīng)力-剪切速率曲線(τ-γ')
  
  這是流變學(xué)中最基本的流動曲線。通過在不同的剪切速率下測量相應(yīng)的剪切應(yīng)力,可以得到樣品的流動特性。例如,對于假塑性流體(如血液),其剪切應(yīng)力隨著剪切速率的增加而非線性增加;而對于膨脹性流體,剪切應(yīng)力可能會隨著剪切速率的增加而先增加后減小?;旌闲土髯儍x可以準確地繪制這種曲線,幫助研究人員確定流體的類型和流變特性。
  
  2、黏度-剪切速率曲線(η-γ')
  
  根據(jù)剪切應(yīng)力-剪切速率曲線,可以進一步計算出黏度-剪切速率曲線。這條曲線能夠更直觀地顯示樣品黏度隨剪切速率的變化情況。在食品工業(yè)中,通過測量食品原料(如醬料、乳液等)的黏度-剪切速率曲線,可以優(yōu)化產(chǎn)品的口感和加工性能。

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