5 Façons de mesurer la viscosité

nov 29 2018

Les propriétés visqueuses d’un liquide ou d’un solide amorphe sont principalement déterminées par les forces interparticulaires au sein de la solution, y compris la friction et l’attraction entre les molécules dans la macrostructure. Ces forces de Van der Waals sont des facettes critiques de la résistance d’un échantillon à la déformation, ou à l’écoulement, qui définit la viscosité du matériau.

La viscosité de cisaillement est exprimée sous deux formes distinctes :

• Viscosité dynamique ; qui est une mesure de la contrainte de cisaillement par unité de surface nécessaire avant qu’un échantillon ne commence à se déformer. Cette caractéristique est généralement exprimée en millipascal secondes (mPa-s).
• Viscosité cinématique ; qui fait référence à l’écoulement résistif d’un fluide sous l’influence de la gravité. Cette propriété dépend de la densité et est mesurée en mètres carrés par seconde (m2/s).

Ce billet de blog explorera cinq des techniques de mesure fondamentales pour obtenir la viscosité dynamique et la viscosité cinématique des échantillons fluidiques.

Viscosimètres capillaires

La mesure de la viscosité via un tube capillaire est l’une des plus anciennes méthodes de détermination de la viscosité cinématique d’un échantillon, nécessitant une connaissance préalable de la densité et du volume de l’échantillon d’intérêt. On fait passer ce fluide dans un tube en U vertical de dimensions connues et de très petit diamètre. Le temps mis par l’échantillon pour traverser le capillaire est corrélé à sa viscosité cinématique.

Rhéométrie rotationnelle

Un viscosimètre rotationnel applique des niveaux de couple relativement faibles à un échantillon liquide pour encourager la déformation mécanique. La quantité de couple nécessaire pour provoquer une rotation sur un plan horizontal dans l’échantillon est mesurée et est relative à la viscosité de l’échantillon. L’utilisation d’un rhéomètre rotatif permet aux analystes de tracer une courbe d’écoulement complète des caractéristiques d’écoulement du matériau en réponse à des niveaux variables de force de cisaillement et de déterminer des paramètres plus avancés du matériau. Les viscosimètres alternatifs ne permettent qu’une mesure en un seul point et ne fournissent que des mesures de viscosité de cisaillement.

Viscomètres à vibrations

La viscosité peut également être mesurée en appliquant des vibrations oscillantes à l’échantillon et en surveillant les effets d’amortissement du fluide. Ceux-ci peuvent être évalués en surveillant la puissance absorbée, le temps de décroissance des oscillations ou les changements de la fréquence de résonance.

Rhéomètres microfluidiques

La rhéométrie microfluidique est une méthode innovante pour déterminer la viscosité dynamique des fluides dans de petits volumes d’échantillon en forçant un échantillon liquide à travers un canal microfluidique dans un flux laminaire. Chez Formulaction, le Fluidicam Rheo utilise ce principe pour faire circuler le fluide côte à côte avec un matériau de référence. La viscosité dynamique est mesurée en comparant les débits différentiels, la viscosité du matériau de référence et la position de l’interface entre les deux fluides dans le canal microfluidique.

Rhéologie sans contact

La micro-rhéologie passive est une mesure plus complexe des caractéristiques rhéologiques d’un échantillon. Elle mesure des propriétés similaires à la rhéométrie rotationnelle mais est adaptée à des structures plus compliquées et plus fragiles comme les gels, les pâtes faibles et les matériaux viscoélastiques qui pourraient se briser sous un cisaillement extrêmement faible. Contrairement aux rhéomètres rotatifs traditionnels, la rhéologie sans contact permet une évaluation quantitative des propriétés rhéologiques d’un échantillon au repos sans contrainte mécanique. Ce résultat est obtenu grâce au Rheolaser MASTER, qui est basé sur la spectroscopie d’ondes diffusantes multi-spécules (MS-DWS). Cette méthode optique permet d’acquérir le déplacement carré moyen (nm2) des particules dans le milieu. Le déplacement carré moyen peut être utilisé pour évaluer l’élasticité et la viscosité d’un échantillon au fil du temps.

Mesures de viscosité avec Formulaction

Formulaction a présenté une gamme de technologies innovantes de mesure de la viscosité pour les domaines industriels et commerciaux manipulant des formulations et des dispersions complexes. Nous fournissons un portefeuille d’instruments novateurs pour analyser les propriétés rhéologiques en vrac et la viscosité dynamique des produits liquides, solides et amorphes en réponse aux forces de cisaillement ou à la déstabilisation dans le temps.

Si vous souhaitez obtenir plus d’informations sur la mesure de la viscosité avec Formulaction, n’hésitez pas à nous contacter.