Article de méthode
Nous présentons un protocole d’étalonnage détaillé pour une technique commerciale de rhéologie de superposition orthogonale utilisant des fluides newtoniens, y compris des méthodes de détermination du facteur de correction de l’effet final et des recommandations pour les meilleures pratiques afin de réduire les erreurs expérimentales.
La rhéologie de superposition orthogonale (OSP) est une technique rhéologique avancée qui consiste à superposer une déformation de cisaillement oscillatoire de faible amplitude orthogonale à un écoulement de cisaillement primaire. Cette technique permet de mesurer la dynamique structurale de fluides complexes dans des conditions d’écoulement non linéaires, ce qui est important pour la compréhension et la prédiction des performances d’une large gamme de fluides complexes. La technique rhéologique OSP a une longue histoire de développement depuis les années 1960, principalement à travers les dispositifs sur mesure qui ont mis en évidence la puissance de cette technique. La technique OSP est maintenant disponible dans le commerce pour la communauté de la rhéologie. Compte tenu de la conception compliquée de la géométrie OSP et du champ d’écoulement non idéal, les utilisateurs doivent comprendre l’ampleur et les sources d’erreur de mesure. Cette étude présente des procédures d’étalonnage utilisant des fluides newtoniens qui comprennent des recommandations pour les meilleures pratiques afin de réduire les erreurs de mesure. Plus précisément, des renseignements détaillés sur la méthode de détermination du facteur d’effet final, la procédure de remplissage de l’échantillon et l’identification de la plage de mesure appropriée (p. ex., taux de cisaillement, fréquence, etc.) sont fournis.
Comprendre les propriétés rhéologiques des fluides complexes est essentiel pour de nombreuses industries pour le développement et la fabrication de produits fiables et reproductibles1. Ces « fluides complexes » comprennent les suspensions, les liquides polymères et les mousses qui existent largement dans notre vie quotidienne, par exemple, dans les produits de soins personnels, les aliments, les cosmétiques et les produits ménagers. Les propriétés rhéologiques ou d’écoulement (p. ex., viscosité) sont des quantités clés d’intérêt pour établir des paramètres de performance pour l’utilisation finale et la traitabilité, mais les propriétés d’écoule....
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1. Configuration du rhéomètre
REMARQUE : Le protocole de cette section décrit les étapes de base pour exécuter une expérience de rhéologie (pour un rhéomètre moteur-transducteur séparé ou un rhéomètre moteur-transducteur combiné), y compris la préparation de la configuration, l’installation de la géométrie appropriée, le chargement du matériel d’essai, la configuration de la procédure d’expérience, la spécification de la géométrie et le démarrage du test. Des instructions et des notes spécifiques sont fournies pour le fonctionnement de l’OSP. Pour minimiser les gradients thermiques dans le transducteur, il est recommandé d’alimenter le rhéomè....
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Les résultats représentatifs des mesures d’étalonnage de viscosité sur un étalon de viscosité de 12,2 Pa s sont représentés à la figure 5 et à la figure 6. Notez que le facteur d’effet final primaire et le facteur d’effet final orthogonal sont tous deux définis à 1,00 pour les cycles d’étalonnage. La figure 5 montre la viscosité de cisaillement stabilisée et le couple en fonction de la vitesse de cisaillement sur un tracé à double a.......
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Dans ce protocole, nous présentons une procédure expérimentale détaillée pour effectuer des mesures d’étalonnage de viscosité à l’aide de fluides newtoniens pour une technique commerciale de rhéologie de superposition orthogonale avec une géométrie de cylindre concentrique à double paroi. Les facteurs d’étalonnage, c’est-à-dire le facteur d’effet final primaire C L et le facteur d’effet final orthogonal CLo, sont déterminés indépendamment en effectuant des essais .......
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La description complète des procédures utilisées dans le présent document exige l’identification de certains produits commerciaux et de leurs fournisseurs. L’inclusion de ces informations ne doit en aucun cas être interprétée comme indiquant que ces produits ou fournisseurs sont approuvés par le NIST ou sont recommandés par le NIST ou qu’ils sont nécessairement les meilleurs matériaux, instruments, logiciels ou fournisseurs aux fins décrites.
Ran Tao tient à remercier le National Institute of Standards and Technology du Département du Commerce des États-Unis pour son financement dans le cadre de la subvention 70NANB15H112. Le financement d’Aaron M. Forster a été fourni par des crédits du Congrès au National Institute of Standards and Technology.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Système Peltier avancé | TA Instruments | 402500.901 | Appareil de contrôle environnemental |
| ARES-G2 Rhéomètre | TA Instruments | 401000.501 | Rhéomètre |
| Brookfield Silicone Fluid, 12500cP | AMTEK Brookfield | 12500 cps | Viscosité liquide standard |
| OSP Slotted Bob, 33 mm | TA Instruments | 402796.902 | Bob, géométrie supérieure |
| OSP Coupelle à double fente à double écart, 34 mm | TA Instruments | 402782.901 | Coupelle à double paroi, géométrie inférieure |
| Pipette (1 &ndash ; 10 mL) | Eppendorf | 3120000089 | Pour charger les matériaux d’essai |
| Pipette (100 &ndash ; 1 000 & micro ; L) | Eppendorf | 3123000063 | Pour charger les matériaux d’essai |
| Pointes de pipette (0,5 &ndash ; 10 mL) | Eppendorf | 022492098 | Pour charger les matériaux d’essai |
| Pointes de pipette (50 &ndash ; 1 000 &ndash ; L) | Eppendorf | 022491555 | Pour charger les matériaux d’essai |
| Spatule | VWR | 82027-532 | Pour charger les matériaux d’essai |
| TRIOS | TA Instruments | v4.3.1.39215 | Logiciel de rhéomètre |
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