同轴圆柱流变仪是一种用于测量流体材料流变特性的重要仪器，其核心原理基于剪切应力与剪切速率的关系，通过精确控制实验条件获取流体的黏度、弹性等参数。以下是其使用原理及方法的详细说明：
一、使用原理
结构组成
同轴圆柱流变仪由内外两个同心圆柱体组成，内筒固定，外筒旋转（或外筒固定、内筒旋转）。待测流体填充在两筒之间的环形间隙中。
剪切应力与剪切速率
当外筒以恒定角速度旋转时，流体在间隙中受到剪切作用，产生剪切应力。
剪切速率与外筒转速、内外筒半径及间隙宽度相关。通过测量外筒施加的扭矩（反映剪切应力）和转速（反映剪切速率），可计算流体的流变参数。
流变参数计算
黏度（η）：根据牛顿流体公式 η=τ，其中 τ 为剪切应力，γ˙ 为剪切速率。
非牛顿流体：对于非牛顿流体，需通过不同剪切速率下的应力-应变关系，分析其流变行为（如剪切稀化、触变性等）。
温度控制
仪器配备恒温系统，可精确控制实验温度，确保流变特性测量的准确性。
二、使用方法
准备工作
仪器校准：检查内外筒的同心度、间隙宽度及扭矩传感器的零点。
样品准备：根据流体特性选择合适的样品量，确保无气泡且均匀填充间隙。
温度设置：根据实验需求设定恒温槽温度。
实验步骤
安装样品：将流体注入环形间隙，避免溢出或残留气泡。
启动仪器：设置外筒转速（或剪切速率）范围，启动旋转并记录扭矩-时间曲线。
数据采集：
稳态测试：待扭矩稳定后，记录剪切应力与剪切速率数据。
动态测试：通过周期性变化剪切速率或应力，分析流体的黏弹性响应。
多条件测试：改变温度、剪切速率等参数，重复实验以获取全面流变特性。
数据分析
黏度计算：根据稳态测试数据绘制流变曲线，计算黏度值。
非牛顿特性分析：通过幂律模型、Carreau模型等拟合非牛顿流体行为。
动态模量分析：从动态测试数据中提取储能模量（G'）和损耗模量（G''），评估流体弹性与黏性贡献。
注意事项
避免惯性效应：低黏度流体需选择合适的外筒转速，防止惯性影响扭矩测量。
温度均匀性：确保恒温槽温度稳定，避免局部温差。
清洁维护：实验后清洗内外筒，防止残留物影响后续测试。
三、应用领域
聚合物熔体：分析熔体黏度与剪切速率的关系，优化加工工艺。
食品与化妆品：研究流体的口感、涂抹性及稳定性。
生物材料：评估血液、凝胶等生物流体的流变特性。
石油工业：测量钻井液、润滑油的流变性能。
服务热线：020-66618088
更新时间：2025-06-27
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