多尺度流体表征：旋转流变仪读懂物质从“固态”到“液态”的变形语言

图1旋转测试的平行板模型

旋转测试有两种方法，一种是控制剪切速率，即旋转速度（或剪切速率）为设定参数，扭矩（或剪切应力）为测试参数；另一种方法是控制剪切应力，即扭矩（或剪切应力）为设定参数，旋转速度（或剪切速率）为测试参数。

图2 牛顿流体(1)、假塑性流体(2)、胀塑性流体(3)的流动曲线和粘度曲线

动态测试（振荡模式）：测量材料的弹性（G'）和黏性（G''），适用于凝胶、高分子材料。用来研究材料在交变外力或应变作用下的流变特性。

基本定义:剪切应力、剪切应变、剪切模量

图3 振荡测试的平行板模型

图4 施加的应力或应变数学波形

大多数样品表现为粘弹性，流变仪首先给样品施加一个正弦波规律的应变（或应力），样品会反馈一个正弦波规律的应力（或应变），两个正弦波之间会有一个相位差δ。对于理想流体 δ 为 90°，对于理想固体 δ 为 0°，具有粘弹性的实际样品，δ在0°到90°之间。

tanδ<1，即G''<G'：弹性占主要部分，为凝胶体 ；  tanδ＞1，即G''>G'：粘性占主要部分，为流体； tanδ=1，即G''=G'：粘性和弹性相等，为溶胶-凝胶转变点。

振幅扫描：当对样品施加的应变或应力在一定范围内时，样品的结构产生的是弹性形变，产生的形变能够完全回复，结构没有受到破坏，其应变、应力规律符合正弦波规律，此时样品的响应为线性粘弹性响应，相对的应变或应力区间为线性粘弹区（LVE）。

图5 线性粘弹区测试

频率扫描：频率扫描得到的是样品性质与时间尺度的关系，对于非交联的聚合物材料，通常会有高频时G' >G''，即在很短的受力作用时间内，样品不会产生流动，表现为胶体（固体）的状态；低频时 G'<G''，即在较长的受力作用时间内，样品会产生流动，表现为流体的状态。

图6 PDMS频率扫描曲线图

此外，旋转流变仪还包含温度扫描、时间扫描等多种测量模式。

Ø设备名称：旋转流变测试仪 

Ø设备型号： DHR 

Ø配备口模： 锥板、平板、摇摆