5 måder at måle viskositet på

nov 29. november 2018

De viskøse egenskaber af en væske eller et amorft fast stof bestemmes primært af kræfter mellem partikler i opløsningen, herunder friktion og tiltrækning mellem molekyler i makrostrukturen. Disse Van der Waals-kræfter er kritiske facetter af en prøves modstand mod deformation eller strømning, som definerer materialets viskositet.

Skerviskositeten udtrykkes under to forskellige former:

• Dynamisk viskositet; som er et mål for den forskydningsspænding pr. arealenhed, der kræves, før en prøve begynder at deformere sig. Denne egenskab udtrykkes typisk i millipascalsekund (mPa-s).
• Kinematisk viskositet, som henviser til en væskes modstandsdygtige strømning under indflydelse af tyngdekraften. Denne egenskab er tæthedsafhængig og måles i kvadratmeter pr. sekund (m2/s).

Dette blogindlæg vil undersøge fem af de grundlæggende måleteknikker til opnåelse af den dynamiske viskositet og den kinematiske viskositet af væskeprøver.

Kapillarviskosimetre

Måling af viskositet via et kapillarrør er en af de ældste metoder til bestemmelse af en prøves kinematiske viskositet, som kræver forudgående kendskab til den pågældende prøves massefylde og volumen. Denne væske ledes gennem et lodret U-rør med kendte dimensioner og meget lille diameter. Den tid, det tager prøven at bevæge sig gennem kapillæret, korrelerer med dens kinematiske viskositet.

Rotationsrheometri

Det rotationelle viskosimeter anvender relativt svage drejningsmomenter på en flydende prøve for at fremme mekanisk deformation. Den drejningsmomentmængde, der er nødvendig for at forårsage rotation på tværs af et vandret plan i prøven, måles og er relativ til prøvens viskositet. Ved hjælp af et rotationsreometer kan analytikerne tegne en fuld flowkurve af materialets flowkarakteristika som reaktion på varierende niveauer af forskydningskraft og bestemme mere avancerede materialeparametre. Alternative viskosimetre giver kun mulighed for enkeltpunktsmåling og giver kun målinger af forskydningsviskositet.

Vibrerende viskosimetre

Viskositeten kan også måles ved at anvende oscillerende vibrationer på prøven og overvåge væskens dæmpningseffekter. Disse kan vurderes ved at overvåge den tilførte effekt, svingningernes aftagende tid eller ændringer i resonansfrekvensen.

Mikrofluidiske reometre

Mikrofluidisk reometri er en innovativ metode til bestemmelse af væskers dynamiske viskositet i små prøvevolumener ved at tvinge en væskeprøve gennem en mikrofluidisk kanal i en laminær strømning. Hos Formulaction anvender Fluidicam Rheo dette princip til at lade væsken flyde side om side med et referencemateriale. Den dynamiske viskositet måles ved at sammenligne de differentielle strømningshastigheder, referencematerialets viskositet og placeringen af grænsefladen mellem de to væsker i den mikrofluidiske kanal.

Non-Contact Rheology

Passiv mikrorheologi er en mere kompleks måling af en prøves reologiske egenskaber. Den måler lignende egenskaber som rotationsrheometri, men er tilpasset mere komplicerede og skrøbelige strukturer som f.eks. geler, svage pastaer og viskoelastiske materialer, der kan gå i stykker under ekstremt lav forskydning. I modsætning til traditionelle rotationsreometre gør berøringsfri reologi det muligt at foretage en kvantitativ vurdering af de reologiske egenskaber af en prøve i hvile uden mekanisk belastning. Dette opnås ved hjælp af Rheolaser MASTER, der er baseret på MS-DWS-spektroskopi (Multi-Speckle Diffusing Wave Spectroscopy). Denne optiske metode registrerer den gennemsnitlige kvadratiske forskydning (nm2) af partikler i medierne. Middelkvadratforskydning kan bruges til at vurdere elasticiteten og viskositeten af en prøve over tid.

Viskositetsmålinger med Formulaction

Formulaction har præsenteret en række innovative viskositetsmålingsteknologier til industrielle og kommercielle områder, der håndterer komplekse formuleringer og dispersioner. Vi leverer en portefølje af nye instrumenter til analyse af de reologiske egenskaber og den dynamiske viskositet af flydende, faste og amorfe produkter som reaktion på forskydningskræfter eller destabilisering over tid.

Hvis du ønsker yderligere oplysninger om måling af viskositet med Formulaction, er du velkommen til at kontakte os.