2021-08-31
1. 實驗
1.1測試過程及條件
- 將桃膠放(fang)入(ru)10mL的(de)樣品室內
- 設置(zhi)測量溫度（桃膠：25℃），剪切(qie)速率100-10000s-1
- 選(xuan)擇薄片(pian)式流動池型號(hao)P22-150
- 自動測量粘(zhan)度-剪(jian)切速率曲(qu)線(xian)
1.2 儀器
微流(liu)控可視(shi)流(liu)變儀Fluidicam
1.3 儀器原理
粘(zhan)度是指：液體(ti)在(zai)流動時，在(zai)其分子間產生內摩擦的性(xing)質，稱為液體(ti)的黏性(xing)，粘(zhan)性(xing)的大小用黏度表(biao)示，是用來表(biao)征液體(ti)性(xing)質相關的阻力因子。
使用機械流變儀在(zai)測(ce)試某些低(di)粘(zhan)度樣品時(shi)，在(zai)低(di)剪切(qie)速(su)率下(xia)，由于，數(shu)據誤(wu)差較(jiao)大，而在(zai)高剪切(qie)速(su)率下(xia)，樣品經(jing)常達到(dao)湍流狀(zhuang)態，產(chan)生錯誤(wu)的數(shu)據。
Fluidicam采(cai)用先(xian)進的(de)(de)(de)微流控原(yuan)理(li)，將未知粘(zhan)度(du)的(de)(de)(de)樣(yang)(yang)品和參比(bi)樣(yang)(yang)品同時注入(ru)到狹窄的(de)(de)(de)Y型薄片式流動池中，通(tong)過高(gao)(gao)速攝像機，獲取兩者的(de)(de)(de)界(jie)面位置，從而計算樣(yang)(yang)品的(de)(de)(de)粘(zhan)度(du)。由(you)于(yu)高(gao)(gao)度(du)的(de)(de)(de)空(kong)間限制，樣(yang)(yang)品始終處于(yu)層流狀(zhuang)態，保證了數(shu)據的(de)(de)(de)精(jing)確性。儀器具有(you)高(gao)(gao)剪切(qie)速率范圍、精(jing)度(du)高(gao)(gao)、樣(yang)(yang)品體積量(liang)小、快速調節溫度(du)的(de)(de)(de)優點(dian)。
圖1 Fluidicam測量原理(li)
如圖1所示，樣(yang)品和(he)參比(bi)樣(yang)品之(zhi)間(jian)的界面(mian)位置與樣(yang)品的粘(zhan)度和(he)兩個流體的流動速率相關。
當兩個樣(yang)(yang)品以(yi)同(tong)樣(yang)(yang)的泵(beng)入(ru)速度(du)(du)(du)注(zhu)入(ru)樣(yang)(yang)品池中，如果粘度(du)(du)(du)相同(tong)，則界面處于中間位置。參比樣(yang)(yang)品的粘度(du)(du)(du)是已知(zhi)的，儀器自動控制泵(beng)入(ru)速度(du)(du)(du)Q和QR，記錄界面位置W和WR，從而計(ji)算出樣(yang)(yang)品的粘度(du)(du)(du)η，剪切速率為泵(beng)入(ru)速度(du)(du)(du)除以(yi)樣(yang)(yang)品所占(zhan)通道(dao)的面積（2.2mm寬(kuan)，150μm高）。
儀器利(li)用集(ji)成專用數(shu)學(xue)算(suan)法的(de)軟(ruan)件，獲(huo)取粘度隨(sui)(sui)剪切速率變化的(de)曲(qu)線(xian)，或者粘度隨(sui)(sui)溫(wen)度變化的(de)曲(qu)線(xian)。
圖2 牛頓流體和(he)剪切稀(xi)釋流體的(de)粘度曲線(xian)
2. 測試結果
2.1 樣品在芯片中流動照片
圖3 樣品和參比(bi)樣品界面照片
照片中(zhong)，上部白色(se)(se)部分(fen)為樣品，下部黑色(se)(se)部分(fen)為參比液(ye)，綠色(se)(se)線(xian)為界(jie)面位置(zhi)，紅色(se)(se)和藍色(se)(se)線(xian)為流(liu)動(dong)(dong)通道的壁(bi)。儀器在(zai)測量(liang)粘(zhan)(zhan)度(du)時，每(mei)個粘(zhan)(zhan)度(du)點會取(qu)(qu)10張照片，得到10個粘(zhan)(zhan)度(du)數據并取(qu)(qu)平均(jun)值。儀器通過自動(dong)(dong)調整泵入速度(du)和溫度(du)，獲得樣品的粘(zhan)(zhan)度(du)-剪切(qie)速率曲線(xian)。
2.2 粘度剪切速率曲線
圖4 粘度-剪(jian)切速率曲線
從(cong)上圖可見，原液樣品在低濃度時為典型的剪(jian)切稀(xi)釋型流體，在高剪(jian)切速(su)率下時的粘(zhan)度降低。
2.3 數據表格
樣品在(zai)剪切(qie)速率100s-~10000s-粘(zhan)度從(cong)154.8cp剪切(qie)變(bian)稀到33.4cp。
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