一、基本原理

 

　　它的工作原理是基于轉子和樣品之間的相互作用。該儀器通過(guò)施加一定的剪切力或應變，控制轉子在樣品中的轉動(dòng)，并測量轉子受到的扭矩（即轉矩），從而推算出樣品在不同剪切速率下的流變性能。通過(guò)分析轉矩與轉速之間的關(guān)系，科研人員能夠獲得關(guān)于材料的粘度、剪切應力、屈服值等流變參數。

 

　　轉矩流變儀的核心部分是轉子系統，它負責施加剪切力和感應樣品的響應。轉子系統通常由轉子、加熱/冷卻系統以及樣品容器組成。轉子通常采用雙螺旋或圓盤(pán)形狀，在其旋轉過(guò)程中與樣品發(fā)生摩擦，產(chǎn)生扭矩。根據樣品的流動(dòng)性質(zhì)和轉動(dòng)速度，能夠實(shí)時(shí)記錄扭矩變化，并通過(guò)精密的計算得出樣品的流變曲線(xiàn)。

 

　　二、轉子系統的設計和功能

 

　　轉子系統是關(guān)鍵組成部分，其設計直接影響到儀器的精度和適用范圍。轉子的形狀、材料、旋轉速度和轉動(dòng)方式都會(huì )對測量結果產(chǎn)生影響。為了確保測量的準確性，轉子系統的設計需要具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：

 

　　1.高精度傳感器：通過(guò)安裝在轉子上的力傳感器來(lái)測量扭矩。傳感器的精度決定了測量的分辨率和靈敏度。高精度的傳感器能夠捕捉到微小的轉矩變化，幫助科研人員觀(guān)察到材料在不同剪切條件下的微觀(guān)行為。

 

　　2.可調轉速與剪切速率：轉子系統的旋轉速度可以根據不同的實(shí)驗需求進(jìn)行調節。在流變學(xué)中，剪切速率（即轉速）直接影響流變參數，因此，轉子系統必須具備廣泛的轉速調節范圍，能夠適應不同粘度和流動(dòng)性質(zhì)的樣品。

 

　　3.溫控系統：溫度是影響材料流變性質(zhì)的重要因素。許多材料的粘度和流動(dòng)特性會(huì )隨著(zhù)溫度變化而顯著(zhù)改變。通常配備加熱和冷卻系統，以保持樣品在恒定的溫度下進(jìn)行實(shí)驗。這不僅有助于提高實(shí)驗的重復性，也能夠模擬不同溫度條件下材料的加工性能。

 

　　4.多樣本適配性：轉子系統的設計需要考慮到不同類(lèi)型樣品的特性。例如，液體、固體和半固體的流變性質(zhì)有很大差異，因此轉子的形狀、尺寸和摩擦系數需要針對不同的樣品進(jìn)行優(yōu)化設計。

 

　　三、轉矩流變儀中的轉子運動(dòng)

 

　　轉子運動(dòng)是研究樣品流變性質(zhì)的關(guān)鍵。轉子通常在樣品中以恒定或可調的轉速旋轉，從而產(chǎn)生剪切力。不同的轉子運動(dòng)方式會(huì )對測量結果產(chǎn)生不同的影響。常見(jiàn)的轉子運動(dòng)方式包括：

 

　　1.恒速旋轉：在恒速旋轉模式下，轉子以恒定的速度旋轉，樣品在轉子與容器壁之間受到恒定的剪切力。通過(guò)測量不同轉速下的扭矩，可以繪制出樣品的流變曲線(xiàn)，進(jìn)一步分析其流變特性。

 

　　2.等剪切速率模式：在等剪切速率模式下，轉子的旋轉速度與剪切速率保持一致，適用于研究高粘度樣品。該模式下，轉矩的變化可反映樣品的剪切應力和流動(dòng)行為。

 

　　3.交流剪切模式：為了模擬材料在實(shí)際加工過(guò)程中的流動(dòng)行為，還支持交流剪切模式。在這種模式下，轉子以周期性振蕩的方式施加剪切力，可以研究材料在不同頻率下的響應特性。

 

　　四、轉子系統的應用

 

　　轉矩流變儀的轉子系統不僅是基礎研究中的重要工具，也是工業(yè)應用中重要的設備。在材料開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制等領(lǐng)域，都發(fā)揮著(zhù)重要作用。

 

　　1.聚合物與橡膠行業(yè)：在聚合物與橡膠的研發(fā)中，能夠幫助研究人員評估材料的可加工性、熔體流動(dòng)性、交聯(lián)程度等指標。這些信息對于優(yōu)化配方和加工條件具有重要意義。

 

　　2.食品行業(yè)：食品的流變性能直接影響其口感、加工過(guò)程和保存期。通過(guò)測量食品樣品的流動(dòng)特性，幫助食品工程師開(kāi)發(fā)出更具市場(chǎng)競爭力的產(chǎn)品。

 

　　3.化學(xué)工程：在化學(xué)品生產(chǎn)過(guò)程中，流變特性的測試對于反應器設計、攪拌器選擇及流體輸送等工藝優(yōu)化至關(guān)重要。提供了精確的流變數據支持。