研制缩微流变仪以及集成化的高通量流变学实验表征平台

项目负责人：袁学锋教授

  简介：全面表征各种复杂流体的（微观或宏观）本构关系是开展高性能材料数字化设计及优化材料加工工艺的基础，这需要构建集成化的流变学实验表征平台，包括分子水平上的表征、剪切和拉伸 条件下的流变和微观结构动态表征、复杂瞬态粘弹流场下应力场和速度场的动态表征。针对国内缺乏从微观水平上定量研究复杂流体在外加场条件下的非平衡态性质的现状，开展多物理实验表征系统的建设，包括流变力学与高分辨光学成像、小角激光散射、激光双折射成像、粒子跟踪流场同步测量的搭建， 从而在广东快速形成时变多物理场系统流变学定量表征的技术能力。除了常规的力学、流变与激光同步测量技术以外，缩微流变仪具有样品用量少、 惯性影响低、灵敏度高、可进行实时流变和微观结构动态表征、并可仿真微流场环境（小到5微米 ）等优点。它的最大剪切率量程要比商业流变仪的量程至少高出两个数量级，达到了材料加工中如 3D打印喷嘴附近流体所经历的超高应变率，实现了当前商业流变设备还不具备的功能，已经应用于抗体蛋白药的快速筛选、配方和加工工艺的设计和优化。围绕定量研究功能液体在高速 喷射流场下成细丝或液滴控制机理这一学术前沿课题，利用流变芯片技术，开发当前新材料加工（如3D喷墨打印）和柔性印刷显示行业迫切需要的，能够逼真地重现喷墨打印工艺中的 极端流场环境的专用流变芯片，从而实现高通量筛选适合这一工艺的有机高分子发光电子墨水配方 ，为广东省重大科技项目《柔性印刷彩色显示关键技术》等提供支撑。这一技术还将在细胞快速检索、临床检测等生物医学领域，以及软物质材料的高通量分子和配方筛选、全数字化设计和制造中得到广泛应用。