什么是流变测量学和流变学?

TA Blog Team
January 31, 2022

无论研究人员是在优化酸奶的质地还是在研究胶黏剂的固化,流变测量都有助于我们了解材料并预测这些材料的行为特性。流变测量量测固体材料或液体在一定力的作用下发生的形变量。应力、应变和剪切行为一起构成了流变学(材料变形科学)的基础。

用流变测量实验来研究材料的流变行为是材料表征过程的重要部分。特别是对于流体,了解和预测样品的流变行为可能相当复杂。通常,样品的特性会因施力的大小而异,因此很难准确预测,这意味着样品的流变行为必须使用流变测量进行表征,

测量

流变测量使用流变仪进行。按照流变测量的类型,可以使用不同设计的流变仪,如拉伸流变仪到锥平板剪切流变仪。

流变仪对样品施力,并使用感应装置(例如传感器或位移传感器)测量产生的应力或应变。一些流变仪可以配合计算机,从测得的力自动计算应力和应变因子,进行简单的流变测量分析。

流变测量通常用于表征材料的黏度或黏弹性。黏度大小表征了系统流动阻力的大小,这种阻力由体系的内摩擦引起,并却决于系统的微观特性,例如颗粒大小。2

黏弹性表征了材料对于变形力的响应特性。在纯弹性材料中,施加力之后没有能量耗散,但是在黏弹性材料中,由于材料的变形,应力 – 应变存在一些滞后。所有这些材料属性都是流变测量研究的重要部分。

应用

聚合物和软物质的材料测试是流变测量中最常见的一种应用。流变测量成为许多生产过程的一部分,做为质量控制的一种工具,因为不符合黏弹性要求的材料可能导致材料性能不佳和脆性。流变测量也广泛运用于食品业等行业,其中食品的黏弹性参数可用于评估食品的保质期和热机械分解行为。

TA Instruments

TA Instruments 是流变测量仪器的世界专家,TA 仪器提供了一系列顶级流变仪,包括 Discovery 混合流变仪和 ARES-G2。3

Discovery 混合流变仪系列为流变测量提供了非常灵活的平台。TA Instruments 的专利先进托杯马达、磁悬浮轴承、力再平衡传感器和真实位置传感器都整合在单头混合装置中。因此可以执行直接的应力和应变控制测量以及一般的力测量。Discovery 混合流变仪配备多种配件,也配备自动侦测和识别装置的 Smart SWAP 系统,能够简化测量过程。

ARES-G2 是 TA Instruments 最先进的旋转流变仪,提供绝佳的数据准确性以及应变和应力控制,因此成为流变测量的公认业界标准。ARES-G2 已成为研究和材料开发的一种高度认可的常用工具。ARES-G2 仍然是唯一能够进行独立切变应力和法向应力测量的商用流变测定法设备,这些测量在不同测试类型下可以通过一系列专用驱动器完成。

ARES-G2 流变仪也采用 TA Instruments 的 Smart SWAP 技术,适用于使用多种流变测量或不同样品类型的行业和研究。这款高度精确的流变仪在软件功能上通过配置高级分析包,使功能得以强化,,如进行高级傅立叶变换流变分析和大振幅振荡分析。

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参考:

  1. Hou, Y. Y., & Kassim, H. O. (2005). Instrument techniques for rheometry. Review of scientific instruments, 76(10), 101101.
  2. Snoeijer, J. H., Pandey, A., Herrada, M. A., & Eggers, J. (2020). The relationship between viscoelasticity and elasticity. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 476, 20200419.
  3. TA Instruments (2021), Rheometer, https://www.tainstruments.com/products/rheology/discovery-hybrid-rheometers//, accessed January 2022