機械変形が導電ネットワークに与える影響を測定し、より深い洞察を得る─すべてはこのシンプルなアクセサリひとつで誘電熱分析は、複雑流体の微細構造に関する新たな洞察をもたらします。
誘電熱分析は、複雑流体の微細構造に関する新たな洞察をもたらします。ARES レオメーターは、電気レオロジーの同時測定、あるいは単独での誘電測定に対応しています。ARES レオメーターのモーター制御を活用し、誘電測定とレオロジー測定を同時に取得することで、機械的変形が導電率、静電容量、誘電率に与える影響を直接結び付けることができます。誘電分析は、PVC・PVDF・PMMA・PVA などの極性材料の特性評価、相分離系の安定性調査、エポキシやウレタンなどの硬化材料における硬化反応のモニタリングに非常に有効です。硬化材料では、電流信号を通じて構造変化や硬化速度の理解を深めることができます。機械構造だけでなく、誘電分析はイオン移動度も明らかにするため、レオロジーを補完し、より包括的な材料評価が可能になります。
機能と特徴
- レオロジーと誘電測定の同時測定、または誘電単独測定のどちらにも対応する柔軟な実験設計
- TRIOS ソフトウェアによる強力で容易なプログラミング、誘電・レオロジー信号は完全同期
- 硬化系材料に対応する標準および使い捨てプレートにより、さまざまな材料を測定可能
- ARESレオメーターは、収縮に対応する温度と軸力硬化材料に対しても、温度および軸方向荷重制御により収縮を補償し、ARES レオメーター品質の精度と再現性を確保
- 広い誘電周波数範囲：20 Hz ～ 30 MHz
- -150 ℃ ～ 350 ℃ の温度範囲で FCO に対応
テクノロジー
ARES レオメーターの誘電アクセサリーは、特殊絶縁された上下ジオメトリーで構成され、レオメーターに直接取り付け可能です。標準の 25 mm 平行板に加え、8 mm および 40 mm の使い捨てプレートも使用できます。アクセサリーは簡単に取り付けでき、外部誘電 LCR メーターとの接続に必要な配線およびハードウェアもすべて含まれています。本システムは以下の Keysight LCR メーターに対応しています：E4980A（20 Hz ～ 2 MHz、0.005～20 V）および 4285A（75 kHz ～ 30 MHz、0.005～10 V）温度制御は -150 ℃ ～ 350 ℃ の範囲で強制対流炉（FCO）により行われます。最大 20 N の優れた軸方向荷重制御、ギャップ温度補償機能、強力な TRIOS ソフトウェアとの完全統合により、誘電アクセサリーは誘電単独モード、もしくは誘電と機械測定の同時モードで動作できます。
複数周波数における誘電温度ランプ
図は、4 つの異なる誘電周波数（1 kHz ～ 1 MHz）における PMMA（ポリメチルメタクリレート）試料の温度ランプ測定を示しています。低温域（転移以下）では、誘電周波数が高くなるにつれて、貯蔵誘電率（ε’）の大きさが減少します。同様の応答は誘電 tan(δ) 信号でも確認されます。これは損失誘電率（ε”）と貯蔵誘電率（ε’）の比を表します。温度が上昇すると、tan(δ) の転移ピークは周波数が高くなるにつれてより高温側に移動します。これは、ポリマー鎖の運動性が高まることで、双極子緩和時間が短時間側へシフトすることを示しており、誘電測定から得られる強力な情報を明確に示しています。
化粧クリームの相分離
レオロジーと誘電測定の組み合わせは、食品や化粧品などの材料の温度安定性評価にも応用できます。図は、水系化粧クリーム 2 種（POND’S® と NIVEA®）を 25 ℃ から -30 ℃ まで冷却した際の測定データを示しています。レオロジーデータ（貯蔵弾性率 G’）を見ると、POND’S クリームは -18 ℃で弾性率が急激に上昇するのに対し、NIVEA クリームは温度範囲全体でより連続的な変化を示します。この大きな G’ のジャンプは、一見すると POND’S クリームの不安定性を示すように見えるかもしれません。しかし、同時に取得した誘電データが追加の洞察を提供します。
プロットには損失誘電率（ε”）も示されており、これは主に水相に起因するイオン移動度の変化を定量化しています。NIVEA クリームでは冷却に伴い ε” が 2 桁増加しますが、POND’S クリームでは非常に小さな変化に留まります。ε” の大きな増加は、水相が分離しイオン移動度が増加したことを意味します。
この追加情報から、NIVEA は相分離が発生すること、POND’S は相分離が発生していないことが分かります。冷却中に相分離が起こると、水相のサイズが大きくなり、試料形態が徐々に変化し、これにより G’ 信号が段階的に増加します。一方で、POND’S の G’ の大きな変化は、より安定で均一な形態に起因する転移によるものです。