Gezielte Rheologiestudien unter elektrischer Stimulation
Wie verändern sich Ihre Materialien, wenn sie elektrischer Ladung ausgesetzt sind?
Das Elektrorheologie-Zubehör (ER) des ARES-G2- und ARES-G3-Rheometers ermöglicht es, die Rheologie von Materialien als Reaktion auf externe elektrische Reize zu untersuchen. Das Zubehör kann während eines Experiments bis zu 4.000 Volt anwenden und ist sowohl mit parallelen Platten- als auch mit konzentrischen Zylindergeometrien kompatibel. Die Testspannung wird durch einen Trek-Verstärker über ein Hochspannungskabel an die Probe angelegt – sowohl Wechselstrom- als auch Gleichspannungsprofile werden unterstützt. Ein speziell entwickelter Isolatorblock zwischen dem Messaufnehmer und der oberen Geometrie isoliert die angelegte Spannung von den elektrischen Stromkreisen des ARES-Rheometers. Selbst bei hohem elektrischen Feld hat die Sicherheit des Bedieners oberste Priorität, deshalb schützen speziell entwickelte Polycarbonat-Schutzschilde mit Verriegelungssicherung den Anwender vor elektrischen Schocks. Beim Entfernen des Schildes wird das elektrische Feld sofort abgeschaltet.
Funktionen und Vorteile
- Kompatibel mit dem Advanced Peltier System (APS) über einen Temperaturbereich von -10 °C bis 150 °C
- Wahl zwischen 25 mm und 50 mm parallelen Platten aus Edelstahl und konzentrischen Zylindergeometrien mit 28 mm Durchmesser
- Großer Spannungsbereich: 4000 VDC, 400 VAC (8000 V Spitzenspannung)
- Vollständig programmierbar in der TRIOS-Software
- Integrierte Verriegelungssicherungen für sicheren Betrieb
Stufenförmige Änderung der Spannung bei konstanter Scherung an einer Stärkesuspension
Eine 10%ige Stärkelösung in Silikonöl zeigt unter Hochspannung dramatische und reversible Strukturänderungen. Die Abbildung zeigt die zeitabhängige Viskosität bei variierender Gleichspannung von 500 bis 4000 V, die über 100 s angelegt wird. Der zugrunde liegende rheologische Test ist eine konstante Rate von 1 s-1, die die Störung des Strukturierungsprozesses minimiert. Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, führt die Polarisation der Stärkepartikel im nichtleitenden Silikonöl dazu, dass die Stärkepartikel sich zwischen den Elektrodenplatten aufziehen. Diese Orientierung ist verantwortlich für den starken Anstieg der Viskosität.
Die Zeit, um die Partikel auszurichten, hängt von der Viskosität des schwebenden Fluids und der Stärke des elektrischen Feldes ab. Da unter der angelegten Schergeschwindigkeit die Verformung des Strukturierungsprozesses nicht vollständig beseitigt wird, wird eine maximale Viskosität beobachtet, wenn das dynamische Gleichgewicht zwischen Bildung und Bruch von Ketten ausgerichteter Partikel erreicht wird.
