DHR-3混合流變儀

時間：[2018-12-26]  來源：

（1）設備簡介

DHR-3擁有多項核心專利技術突破和豐富易用的附件。該單頭混合型流變儀整合了專利拖杯電機、第二代磁懸浮軸承、力平衡傳感器技術以及正在申請專利的新型雙編碼器和真實位置傳感器。DHR-3擁有前所未有的性能指標，能夠實現無與倫比的直接應變控制、直接應力控制和精確的法向力測量。DHR-3具備所有最受歡迎的TA創新功能，例如專利Smart Swap幾何形狀、溫度范圍較大的Smart Swap溫控系統、小角激光光散射系統及其他市售附件。這些特點造就了最先進的單頭流變測量平臺。

（2）測量原理

通過馬達對樣品施加扭力M（torque），在扭力的作用下樣品產生一定的角位移φ或者轉速Ω，然后通過數據處理，得到樣品的剪切速率、粘度、模量等一系列流變學信息。

（3）夾具與配件

1）平行板夾具

由半徑為R的圓盤夾具和基板組成，兩者間距為h，如下圖1所示：

圖1 平行班夾具工作示意圖

當施加一定角速度Ω時，其剪切速率為：γ=Ω*R/h；黏度的測量：(γ)=M*(3+n)/2πR3γ，式中，M為扭矩，n為非牛頓指數。

2）同心圓筒夾具

由同心的兩個圓筒組成，分別為外筒和內筒，半徑分別為R和KR，筒長為L。如下圖2所示：

圖2 同心圓筒夾具工作示意圖

此時流體的剪切速率和應力分別為：γ=Ω/1-K，τ= M/2πR2L。

當內外筒間距很?。?span style="font-family: times new roman; font-size: 14px;">K＞0.97），內筒固定，外筒以角速度Ω旋轉時，假定穩態、等溫流動，且忽略末端效應，粘度可以表示為：η=M(1-K)/（2πR2ΩL），式中，T為施加在外筒上的扭矩。

同心圓筒夾具適用于中低黏度均勻流體的測量，不適用于高粘度、糊劑和含有大顆粒的懸浮液。

3）小角激光光散射（SALS）配件

小角激光光散射系統在研究靜態和剪切狀態下的分散體的性質中廣泛使用。當激光穿過樣品，會與樣品中的目標粒子內的電子發生相互左右，此時光子會發生小角度的偏轉后通過成像系統，形成散射圖樣。通過對散射圖樣進行分析，可以得到樣品中粒子的尺寸、形狀、取向和空間分布等信息。

本院擁有的DHR-3混合流變儀，配有SALS配件，其結構和實物圖如下圖3、圖4所示：

圖3 小角激光光散射系統結構示意圖

圖4 小角激光光散射系統實物圖

4）高壓同心圓筒配件

高壓同心圓筒配件主要有四部分組成，主要包括高壓杯，同心圓筒轉子，磁組件和壓力組件，結構示意圖和實物圖如下圖5、圖6所示：

圖5 高壓同心圓筒系統結構示意圖

圖6 高壓同心圓筒系統實物圖

（5）技術指標

• 最小震蕩扭矩：0.5nN·m

• 最小旋轉扭矩：5nN·m

• 最大扭矩：200mN·m

• 扭矩分辨率：0.05nN·m

• 位移分辨率：2nrad

• 頻率范圍：1e-7~100Hz

• 角速度范圍：0~300rad/s

• 最大法向力：50N

• 法向力分辨率：0.5mN

（6）相關論文

[1] Kadoma I A , Van Egmond J W . “Tuliplike” Scattering Patterns in Wormlike Micelles under Shear Flow[J]. Physical Review Letters, 1996, 76(23): 4432-4435.

[2] Qu B J , Bengt Rånby. Photocross‐linking of low‐density polyethylene. III. Supermolecular structure studied by SALS[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2010, 49(10): 1799-1807.

[3] Das-Gupta D K , Shier D B . Small-angle light scattering (SALS) from uniaxially stretched polyvinylidene fluoride[J]. Journal of Applied Physics, 1978, 49(11): 5685-5687.