DHR-3混合流变仪

（1）设备简介

DHR-3拥有多项核心专利技术突破和丰富易用的附件。该单头混合型流变仪整合了专利拖杯电机、第二代磁悬浮轴承、力平衡传感器技术以及正在申请专利的新型双编码器和真实位置传感器。DHR-3拥有前所未有的性能指标，能够实现无与伦比的直接应变控制、直接应力控制和精确的法向力测量。DHR-3具备所有最受欢迎的TA创新功能，例如专利Smart Swap几何形状、温度范围较大的Smart Swap温控系统、小角激光光散射系统及其他市售附件。这些特点造就了最先进的单头流变测量平台。

（2）测量原理

通过马达对样品施加扭力M（torque），在扭力的作用下样品产生一定的角位移φ或者转速Ω，然后通过数据处理，得到样品的剪切速率、粘度、模量等一系列流变学信息。

（3）夹具与配件

1）平行板夹具

由半径为R的圆盘夹具和基板组成，两者间距为h，如下图1所示：

图1 平行班夹具工作示意图

当施加一定角速度Ω时，其剪切速率为：γ=Ω*R/h；黏度的测量：(γ)=M*(3+n)/2πR3γ，式中，M为扭矩，n为非牛顿指数。

2）同心圆筒夹具

由同心的两个圆筒组成，分别为外筒和内筒，半径分别为R和KR，筒长为L。如下图2所示：

图2 同心圆筒夹具工作示意图

此时流体的剪切速率和应力分别为：γ=Ω/1-K，τ= M/2πR2L。

当内外筒间距很小（K＞0.97），内筒固定，外筒以角速度Ω旋转时，假定稳态、等温流动，且忽略末端效应，粘度可以表示为：η=M(1-K)/（2πR2ΩL），式中，T为施加在外筒上的扭矩。

同心圆筒夹具适用于中低黏度均匀流体的测量，不适用于高粘度、糊剂和含有大颗粒的悬浮液。

3）小角激光光散射（SALS）配件

小角激光光散射系统在研究静态和剪切状态下的分散体的性质中广泛使用。当激光穿过样品，会与样品中的目标粒子内的电子发生相互左右，此时光子会发生小角度的偏转后通过成像系统，形成散射图样。通过对散射图样进行分析，可以得到样品中粒子的尺寸、形状、取向和空间分布等信息。

本院拥有的DHR-3混合流变仪，配有SALS配件，其结构和实物图如下图3、图4所示：

图3 小角激光光散射系统结构示意图

图4 小角激光光散射系统实物图

4）高压同心圆筒配件

高压同心圆筒配件主要有四部分组成，主要包括高压杯，同心圆筒转子，磁组件和压力组件，结构示意图和实物图如下图5、图6所示：

图5 高压同心圆筒系统结构示意图

图6 高压同心圆筒系统实物图

（5）技术指标

• 最小震荡扭矩：0.5nN·m

• 最小旋转扭矩：5nN·m

• 最大扭矩：200mN·m

• 扭矩分辨率：0.05nN·m

• 位移分辨率：2nrad

• 频率范围：1e-7~100Hz

• 角速度范围：0~300rad/s

• 最大法向力：50N

• 法向力分辨率：0.5mN

（6）相关论文

[1] Kadoma I A , Van Egmond J W . “Tuliplike” Scattering Patterns in Wormlike Micelles under Shear Flow[J]. Physical Review Letters, 1996, 76(23): 4432-4435.

[2] Qu B J , Bengt Rånby. Photocross‐linking of low‐density polyethylene. III. Supermolecular structure studied by SALS[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2010, 49(10): 1799-1807.

[3] Das-Gupta D K , Shier D B . Small-angle light scattering (SALS) from uniaxially stretched polyvinylidene fluoride[J]. Journal of Applied Physics, 1978, 49(11): 5685-5687.