5 sätt att mäta viskositet

nov 29 2018

De viskösa egenskaperna hos en vätska eller ett amorft fast ämne bestäms i första hand av interpartikulära krafter i lösningen, inklusive friktion och attraktion mellan molekyler i makrostrukturen. Dessa Van der Waals-krafter är kritiska aspekter av ett provs motståndskraft mot deformation, eller flöde, vilket definierar materialets viskositet.

Skerviskositet uttrycks under två olika former:

• Dynamisk viskositet; vilket är ett mått på den skjuvspänning per ytenhet som krävs innan ett prov börjar deformeras. Denna egenskap uttrycks vanligen i millipascal sekunder (mPa-s).
• Kinematisk viskositet, som avser en vätskas resistenta flöde under inverkan av gravitationen. Denna egenskap är densitetsberoende och mäts i kvadratmeter per sekund (m2/s).

Detta blogginlägg kommer att utforska fem av de grundläggande mätteknikerna för att erhålla den dynamiska viskositeten och den kinematiska viskositeten hos flytande prover.

Kapillärviskosimetrar

Mätning av viskositet via ett kapillärrör är en av de äldsta metoderna för att bestämma den kinematiska viskositeten hos ett prov. Den kräver förhandsinformation om tätheten och volymen hos det aktuella provet. Denna vätska leds genom ett vertikalt U-rör med kända dimensioner och mycket liten diameter. Den tid det tar för provet att färdas genom kapillären korrelerar med dess kinematiska viskositet.

Rotationsrheometri

En rotationsviskometer tillämpar relativt svaga vridmomentnivåer på ett flytande prov för att uppmuntra mekanisk deformation. Det vridmoment som krävs för att orsaka rotation över ett horisontellt plan i provet mäts och är relativt till provets viskositet. Med hjälp av en rotationsreometer kan analytiker rita en fullständig flödeskurva över materialets flödesegenskaper som svar på olika nivåer av skjuvkraft och bestämma mer avancerade materialparametrar. Alternativa viskosimetrar tillåter endast mätning i en enda punkt och ger endast mått på skjuvviskositet.

Vibrerande viskosimetrar

Viskositeten kan också mätas genom att applicera oscillerande vibrationer på provet och övervaka vätskans dämpningseffekter. Dessa kan bedömas genom övervakning av tillförd effekt, svängningarnas avklingningstid eller förändringar i resonansfrekvensen.

Mikrofluidiska reometrar

Mikrofluidisk reometri är en innovativ metod för att bestämma den dynamiska viskositeten hos vätskor i små provvolymer genom att tvinga ett vätskeprov genom en mikrofluidisk kanal i ett laminärt flöde. På Formulaction använder Fluidicam Rheo denna princip för att låta vätskan flöda sida vid sida med ett referensmaterial. Dynamisk viskositet mäts genom att jämföra de olika flödeshastigheterna, referensmaterialets viskositet och positionen för gränssnittet mellan de två vätskorna i den mikrofluidiska kanalen.

Non-Contact Rheology

Passiv mikrorheologi är en mer komplex mätning av ett provs reologiska egenskaper. Den mäter liknande egenskaper som rotationsreometri men är anpassad till mer komplicerade och bräckliga strukturer som geler, svaga pastor och viskoelastiska material som kan gå sönder vid extremt låg skjuvning. Till skillnad från traditionella rotationsreometrar möjliggör beröringsfri reologi en kvantitativ bedömning av de reologiska egenskaperna hos ett prov i vila utan mekanisk belastning. Detta uppnås med Rheolaser MASTER som är baserad på multispeckle diffusing wave spectroscopy (MS-DWS). Denna optiska metod registrerar den genomsnittliga kvadratiska förskjutningen (nm2) av partiklar i medierna. Medelkvadratförskjutning kan användas för att bedöma ett provs elasticitet och viskositet över tiden.

Viskositetsmätningar med Formulaction

Formulaction har presenterat en rad innovativa tekniker för viskositetsmätning för industriella och kommersiella områden som hanterar komplexa formuleringar och dispersioner. Vi levererar en portfölj av nya instrument för att analysera de reologiska bulkegenskaperna och den dynamiska viskositeten hos flytande, fasta och amorfa produkter som svar på skjuvkrafter eller destabilisering över tid.

Om du vill ha mer information om viskositetsmätning med Formulaction, tveka inte att kontakta oss.