如何正确地进行剪切流变测试(21)

图 11
Figure 11. Steady shear flow measurements of H2O using cone-and-plate with diameter of 50 mm, the scattered plots in the blue regime are obtained from torque below the low-torque limit, the thickening behavior in the red regime is due to secondary flow effect.
3.6 测试中常见问题V：样品表面张力
在使用旋转流变仪测试低黏度的牛顿流体时，表面张力往往会影响到测试结果. 很多低黏度流体异常的实验数据都和其表面张力有关[42,43]. 而表面张力的产生与样品的各向对称程度、样品的自身表面张力以及样品是否存在吸附和聚集有着密切关系[32,44~47]. 为了使读者更加清楚地了解表面张力对流变实验数据的影响，下面我们将分别从样品的各向对称性、样品自身表面张力的大小以及样品自身存在吸附和聚集3种情况阐述表面张力对实验结果的影响.
3.6.1 样品的各向对称性
保证样品的各向对称是流变测试中获得准确实验数据的基础，样品的各向非对称性可能在填充上样时即存在，如过度填充或者填充不足均可造成样品的各向非对称性，各向非对称性也可能在测试过程中产生，如样品的边界在流场下存在一定的形状的波动，或样品不对称的挥发引起样品边缘与板的接触线和接触角的不对称性. Ewoldt等[32,44]研究低黏度样品的剪切流变测试时，发现测试扭矩会受到这些边缘形状变化的影响(如图12所示). 对比完全对称的理想条件，非理想情况下接触线、接触角Ψ(s)和半径都发生了明显的变化. 将接触线看作闭合曲线，可沿闭合曲线积分得到由表面张力引起的扭矩变化. 例如，沿z轴的扭矩Tz可表示为：