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材料領(lǐng)域中用于測量材料流變學(xué)特性的儀器介紹

來源：時(shí)間：2024-09-27 09:43:40 瀏覽：2778次

材料領(lǐng)域中用于測量材料流變學(xué)特性的儀器介紹

材料流變學(xué)是研究材料在外力作用下的變形和流動(dòng)特性的一門科學(xué)。在材料科學(xué)、化工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域，測量材料流變學(xué)特性對(duì)于了解材料的加工性能、質(zhì)量控制以及產(chǎn)品開發(fā)具有重要意義。

一、旋轉(zhuǎn)流變儀

旋轉(zhuǎn)流變儀是測量材料流變學(xué)特性最常用的儀器之一，它通過旋轉(zhuǎn)樣品來施加剪切應(yīng)力，從而測量材料的剪切應(yīng)力和剪切速率關(guān)系。

1. 工作原理：旋轉(zhuǎn)流變儀通常由一個(gè)或多個(gè)圓形樣品池組成，樣品放置在樣品池中；通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)樣品池旋轉(zhuǎn)，對(duì)樣品施加剪切應(yīng)力，同時(shí)測量樣品的響應(yīng)，如扭矩和旋轉(zhuǎn)速度。

2. 測試模式：旋轉(zhuǎn)流變儀有多種測試模式，包括穩(wěn)態(tài)模式、動(dòng)態(tài)模式和時(shí)間掃描模式；穩(wěn)態(tài)模式下，可以測量材料的剪切應(yīng)力-剪切速率曲線；動(dòng)態(tài)模式下，可以測量材料的儲(chǔ)能模量和損耗模量；時(shí)間掃描模式下，可以觀察材料隨時(shí)間變化的流變行為。

3. 應(yīng)用范圍：旋轉(zhuǎn)流變儀適用于各種流體和軟固體材料，如聚合物溶液、乳液、膏體、橡膠等。

二、毛細(xì)管流變儀

毛細(xì)管流變儀主要用于測量高分子材料在毛細(xì)管中的流動(dòng)行為，從而了解材料的粘度、剪切應(yīng)力、剪切速率等流變學(xué)參數(shù)。

1. 工作原理：毛細(xì)管流變儀通過一個(gè)細(xì)長的毛細(xì)管對(duì)樣品施加壓力，使樣品在毛細(xì)管中流動(dòng)；通過測量樣品流動(dòng)的體積和壓力，可以計(jì)算出材料的剪切應(yīng)力、剪切速率和粘度。

2. 測試模式：毛細(xì)管流變儀通常有恒定壓力和恒定流量兩種測試模式；恒定壓力模式下，可以觀察到材料在毛細(xì)管中的壓力變化；恒定流量模式下，可以測量材料的粘度隨剪切速率的變化。

3. 應(yīng)用范圍：毛細(xì)管流變儀適用于熔融狀態(tài)的高分子材料，如塑料、橡膠等。

三、振蕩流變儀

振蕩流變儀主要用于測量材料在振蕩剪切應(yīng)力或應(yīng)變作用下的動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性。

1. 工作原理：振蕩流變儀通過施加正弦波形的剪切應(yīng)力或應(yīng)變，測量材料的儲(chǔ)能模量、損耗模量和相位角等參數(shù)。

2. 測試模式：振蕩流變儀有應(yīng)力控制和應(yīng)變控制兩種模式；應(yīng)力控制模式下，可以測量材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系；應(yīng)變控制模式下，可以測量材料的應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系。

3. 應(yīng)用范圍：振蕩流變儀適用于各種高分子材料、復(fù)合材料、生物材料等。

四、粘度計(jì)

粘度計(jì)是一種簡單、常用的流變學(xué)測試儀器，用于測量液體的粘度。

1. 工作原理：粘度計(jì)通過測量液體在特定條件下流動(dòng)的時(shí)間或阻力，從而計(jì)算粘度；常見的粘度計(jì)有落球粘度計(jì)、旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、毛細(xì)管粘度計(jì)等。

2. 測試模式：粘度計(jì)的測試模式通常較為簡單，如落球粘度計(jì)通過測量球體在液體中下落的速度來計(jì)算粘度。

3. 應(yīng)用范圍：粘度計(jì)適用于各種牛頓流體和非牛頓流體，如油品、涂料、膠粘劑等。

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