什麼是流變測定法和流變學?

TA Blog Team
January 31, 2022

無論研究人員是在調整最佳的優格質地還是在研究黏著劑的固化,流變測定法都有助於我們瞭解材料並預測這些材料的特性。流變測定法測量材料或液體在施力時所經歷的變形量。應力、應變和切變特性的結合構成流變學(材料變形科學)的基礎。

用來研究材料流變學的流變測定法實驗是材料表徵過程的重要部分。特別是對於流體,瞭解和預測樣本的流變性可能相當複雜。通常,樣本的特性會因施力的大小而異,因此通常必須使用流變測定法測量樣本的流變性,因為這些屬性不容易確實預測。1

測量

流變測定法測量使用流變儀進行。按照流變測定法的類型,可以使用不同設計的流變儀,從聲響拉伸流變儀到錐板剪切流變儀。

流變儀對樣本施力,並使用感測器裝置(例如轉換器或位移感測器)測量產生的應力或應變。一些流變儀可以連接電腦,從測得的力自動計算應力和應變因數,因此進行簡單的流變測定法分析。

流變測定法通常決定材料的黏度或黏彈性。黏度測量由內部摩擦引起的流動阻力的大小,並取決於系統的微觀屬性,例如顆粒大小。2

黏彈性測量回應變形力的材料屬性。在純彈性材料中,施加負載後沒有能量耗散,不過在黏彈性材料中,由於材料的變形,應力 – 應變特性存在一些遲滯現象滯後。所有這些屬性都是流變測定法研究的重要部分。

應用

聚合物和軟物質的材料測試是流變測定法的其中一種最常見應用。流變測定法測量成為許多生產過程的一部分,做為品質控制的措施,因為不需要的黏彈性屬性可能導致材料性能不佳和脆性。流變測定法也廣泛運用於食品業等行業,其中黏彈性等測量參數可用於評估保存期限和熱機械分解特性。

TA Instruments 

TA Instruments 是流變測定法儀器的世界專家,提供一系列頂級流變儀,包括 Discovery 混合流變儀和 ARES-G2。3

Discovery 混合流變儀是流變測定法的多功能平台。TA Instruments 的專利先進托杯馬達、磁軸承、力再平衡感測器和真實位置感測器都整合在單頭混合裝置中。因此可以執行直接的應力和應變控制測量以及一般的力測量。Discovery 混合流變儀配備多種配件,也配備自動偵測和識別裝置的 Smart SWAP 系統,能夠簡化測量過程。

ARES-G2 是 TA Instruments 最先進的旋轉流變儀,提供絕佳的資料準確性以及應變和應力控制,因此成為流變測量的公認業界標準。ARES-G2 已成為研究和材料開發的高價值、常用工具。ARES-G2 仍然是唯一能夠進行獨立切變應力和法向應力測量的商用流變測定法設備,這些測量可以透過用於不同測試類型的許多專用致動器達成。

ARES-G2 流變儀也採用 TA Instruments 的 Smart SWAP 技術,適用於使用多種流變測定法測量或處理不同樣本類型的行業和研究。這種高度精確的流變儀也透過軟體分析套件獲得強化,能夠進行進階傅立葉轉換流變分析和大振幅振盪切變評估。

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參考:

  1.  Hou, Y. Y., & Kassim, H. O. (2005). Instrument techniques for rheometry. Review of scientific instruments, 76(10), 101101. 
  2.  Snoeijer, J. H., Pandey, A., Herrada, M. A., & Eggers, J. (2020). The relationship between viscoelasticity and elasticity. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 476, 20200419. 
  3.  TA Instruments (2021), Rheometer, https://www.tainstruments.com/products/rheology/discovery-hybrid-rheometers//, accessed January 2022