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        拉伸流變測試平臺-CaBER1

        時間:[2018-12-28]  來源:

        一、儀器簡介

        理解流體的拉伸行為對工業和基礎研究都很重要。含有強拉伸成分的復雜流動在工業加工和應用中廣泛存在,例如擠出流動、涂敷流動、壓縮流動以及纖維紡絲流動等。同剪切流動相比,大多數材料拉伸流動顯示很不同的反應。CaBER1拉伸流變儀,基于俄羅斯科學家由Entov, Rozhkov 及其團隊在毛細管斷裂流變學的研究成果,由CPG開發,Thermo Haake 制造生產而成,是當前唯一適用于量化液體或半固體拉伸特性的拉伸流變儀,可輕松對半固體和液體的拉伸特性進行量化。通過CaBER1拉伸流變儀分析材料形成細絲及斷裂的時間,可提供關于材料物理特性的寶貴信息,這是旋轉流變儀無法做到的。

        CaBER1拉伸流變儀特色如下:

        • 第一臺商業化測量流體拉伸性能的流變儀,與旋轉流變儀互補

        • 電腦操控,操作與使用便捷

        • 測試樣品易添加與清理

        • Class 1 激光千分尺

        • 可變速的線性馬達

        • 自動重復測試功能

        • 封閉的溫度控制樣品腔

        • 測試夾具可切換

        • 用戶可設定應變

        • 消耗測試樣品量少(< 1 ml)

        二、儀器配件

        1)高速攝像機

        高速攝像機模塊可對樣品的拉伸過程進行動態拍攝,結合CaBER1測試數據,更便于數據分析。

        2)法向應力傳感器

        法向應力傳感器可對樣品拉伸過程中法向應力的變化進行定量測量。

        三、主要技術參數

        1)CaBER1

        Hencky 拉伸形變

        最高 ε0= 10

        施加拉伸形變速率范圍

        0.01 <拉伸形變速率< 300 s-1

        流體拉伸形變速率范圍

        10-5 < 拉伸形變速率< 10 s-1

        剪切粘度范圍

        10-106 mPa s

        測試平板直徑

        Dplate=4mm、6mm、8 mm

        絲直徑分辨率 10μm
        測量溫度范圍 5-80 ℃
        系統響應時間 10 ms

        2)高速攝像機

        分辨率 1280*1024像素,130萬像素
        最短曝光時間 2μs
        圖像拍攝速率

        500fps@1280*1024像素,全分辨率

        1200fps@800*600像素

        2000fps@512*512像素

        6500fps@256*256像素

        灰度值 8-bit dynamic range/24bit 彩色
        快門速度 1μs

        3)法向應力傳感器

        法向應力分辨率 0.05mN
        時間分辨率 0.2ms

        四、測試模式

        將少量樣品(< 1 ml) 放置于兩個圓形平板測試夾具中,上平板以實驗人員設定的拉伸應變速率迅速與底板進行分離,從而對液體樣品施加一個瞬時的拉伸形變形成不穩定的液體細絲。當拉伸過程停止后,細絲中部的流體發生拉伸應變速率的變化,該速率由樣品本身的性能決定。激光千分尺測量不斷變細的細絲中部的直徑對應時間的關系。采用軟件中模型擬合分析可以量化表面張力、粘度、質量傳遞以及彈性之間相互作用。經過實驗數據分析及模型擬合對比可以快速地確定以下參數:粘度、表面張力、彈性、松弛時間以及細絲的斷裂時間。同時,結合高速攝像機模塊和法向應力傳感器,可以獲得樣品拉伸過程的動態圖像和拉伸過程中法向應力的變化。

        圖1 聚合物溶液拉伸過程中纖維直徑隨時間的變化(出處:The impact of extensional viscosity on oil displacement efficiency in polymer flooding)

        圖2 蜂蜜拉伸過程中的法向應力變化(出處:Extending the Capabilities of the CaBER with Highly Sensitive Force Measurements)

        五、測試對象

        可用于聚合物溶液、懸浮液、膠黏劑、乳液及一系列材料的分析與表征??蓱糜谡澈蟿?、食品、消費品、工業樹脂、打印機油墨等工業領域。

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