Un système breveté pour mesurer la rhéologie et la viscoélasticité des interfaces air-liquide et liquide-liquide.
Les rhéomètres sont généralement utilisés pour mesurer les propriétés globales des matériaux tridimensionnels. Cependant, de nombreux matériaux tels que les produits pharmaceutiques, les aliments, les produits de soins personnels et les revêtements sont souvent composés d’interfaces liquide-liquide ou gaz-liquide avec des propriétés rhéologiques distinctes. Dans ces cas, l’étude des caractéristiques de ces interfaces bidimensionnelles peut révéler des informations cruciales sur la dynamique interfaciale et la contribution de la structure aux propriétés globales du matériau. Le système breveté Double Wall Ring (DWR) pour les rhéomètres ARES-G2 et ARES-G3 offre une géométrie spécialisée pour la caractérisation quantitative de la viscosité et de la viscoélasticité interfaciale sur les plages de mesure les plus larges.
Technologie
L’accessoire interfacial des rhéomètres ARES-G2 et ARES-G3 se compose d’un anneau de mesure breveté en platine-iridium couplé à un récipient en Delrin spécialement conçu. Ces matériaux sont choisis pour leur chimie inerte et leur facilité de nettoyage. Le récipient intègre la géométrie unique à double paroi permettant de créer des plans de cisaillement interfaciaux bien définis de chaque côté de la surface de la géométrie. Cela améliore la sensibilité à la réponse viscoélastique des monocouches aux interfaces liquideair ou liquidegaz.
Le Double Wall Ring permet de réaliser de véritables mesures quantitatives viscoélastiques, car l’interface est “fixée” (pinned) à la section transversale en forme de diamant de l’anneau de la géométrie. Cet anneau breveté (brevet n° 7,926,326) a un diamètre de 60 mm et a été conçue pour être facile à utiliser et pour offrir une sensibilité maximale. L’utilisation de la géométrie DWR (Double Wall Ring) facilite les mesures de viscosité de surface sur des viscosités d’interface aussi faibles que 10-5 Pa.s.m sans corrections de sous-phases compliquées. Les mesures d’oscillation sont possibles sur la plage de fréquences la plus large de tout système interfacial grâce à la conception unique du rhéomètre ARES avec moteur et capteur séparés (SMT) qui élimine les artefacts dus à l’inertie de l’instrument.
Propriétés interfaciales de SPAN 65 à une interface eau-dodécane
SPAN 65 est un tensioactif complexe à architecture non linéaire qui se ségrége sélectivement à l’interface entre l’eau et le dodécane, formant une monocouche viscoélastique. Les figures montrent les propriétés interfaciales de cette monocouche telles que caractérisées à l’aide de l’anneau DWR du rhéomètre ARES-G2 et ARES-G3. La figure de gauche présente l’évolution de la formation de l’interface sur 70 minutes, mise en évidence par l’augmentation régulière du module de stockage sur cette période. Le caractère viscoélastique de la couche interfaciale est quantifié à partir des mesures obtenues lors du balayage en fréquence présenté à droite. La présence d’un point de croisement distinct des modules à 0,2 rad/s et d’un caractère élastique dominant à des fréquences plus élevées démontre la forte structure interfaciale. La qualité des données démontre clairement les avantages inégalés des mesures de haute sensibilité, sans inertie, du rhéomètre ARES pour la caractérisation viscoélastique des interfaces faiblement structurées à des fréquences aussi élevées que 100 rad/s.
