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,以全面描述物質的流變特性。以下是其常見的測量范圍及可測量的流變參數:
一、黏度相關參數
1、黏度(η)
動態(tài)黏度(η'):在振蕩測試模式下,測量樣品在交變應力或應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,根據剪切應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。通過設定溫度控制單元,能夠在較寬的溫度范圍內(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,為涂料的配方設計和施工應用提供依據。
二、彈性相關參數
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。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,為組織修復和醫(yī)療器械的設計提供參考。
2、剪切模量(G)
對于固體材料,混合型流變儀可以通過適當的測試模式(如扭轉測試)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)。在復合材料研究中,剪切模量是評估材料力學性能的關鍵指標之一,有助于確定復合材料在不同方向上的承載能力。
三、屈服應力相關參數
1、屈服應力(τy)
許多非牛頓流體(如泥漿、牙膏等)具有屈服應力,即只有當施加的剪切應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力或應變的模式,精確地測量樣品的屈服應力。例如,在化妝品行業(yè),測定面霜等產品的屈服應力,可以評估其在包裝和使用過程中的穩(wěn)定性,防止產品出現(xiàn)分層或流淌現(xiàn)象。
2、觸變極限應力(τt)
觸變極限應力是指破壞樣品觸變結構所需的最小應力。在一些具有觸變性的材料(如凝膠、某些涂料)中,當施加的應力超過觸變極限應力后,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、流動曲線相關參數
1、剪切應力-剪切速率曲線(τ-γ')
這是流變學中最基本的流動曲線。通過在不同的剪切速率下測量相應的剪切應力,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,剪切應力可能會隨著剪切速率的增加而先增加后減小。混合型流變儀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')
根據剪切應力-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)化產品的口感和加工性能。
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