水凝膠流變學表征

在了解水凝膠流變學表征前提下，先了解下水凝膠是什么，水凝膠（Hydrogel）是一類極為親水的三維網絡結構凝膠，它在水中迅速溶脹并在此溶脹狀態可以保持大量體積的水而不溶解。由于存在交聯網絡，水凝膠可以溶脹和保有大量的水，水的吸收量與交聯度密切相關。交聯度越高，吸水量越低。這一特性很像一種軟組織。水凝膠中的水含量可以低到百分之幾，也可以高達99%。

使用上海保圣RH-30流變儀來標準水凝膠流變學特性，流變學是研究材料形變和流動(連續形變)的科學，其作為觀察材料內部結構的窗口，在水凝膠研究中占據著重要的一環。那么，該如何選擇合適的流變學測試方法來驗證以上這些特性呢？通過流變學表征發現，經歷不同纖維網絡演化的水凝膠，盡管化學組成保持不變，但卻具有不同的機械強度和可恢復性能。以往的研究發現經歷加熱和冷卻過程的水凝膠具有更高的機械強度。在本研究中通過程序化控制孵育溫度實現對自組裝前驅體的結構控制，存在一個最佳初始孵育溫度，使得水凝膠具有的機械強度和可恢復性。這個最佳初始溫度恰恰是液滴向纖維的轉化溫度。

流變學主要研究各種材料的蠕變和應力松弛的現象，具體呈現在材料黏度、模量的變化等。如何通過科學的表征方法驗證這些特性呢？接下來，帶大家了解一下上海保圣RH-30流變儀在水凝膠研究中常見的流變學應用：

一、黏度

1.測試模式：旋轉剪切（單向旋轉）

2.簡介：流體內部反抗這種流動的內摩擦阻力。在一定旋轉剪切速率下，將剪切應力與剪切速率的比值定義為該剪切速率下的表觀剪切黏度，簡稱為黏度

在一定的時間和溫控程序下，沿一定方向、或按一定角頻率，在可控的剪切速率/應力/應變下，進行旋轉剪切測試，獲取黏度隨剪切速率/剪切應力/時間/溫度的變化關系。

二、模量

1.測試模式：振蕩剪切（往復扭轉）

2.簡介：材料抵抗彈性變形的能力--多硬或多軟。

儲能模量(G’)：又稱為彈性模量，是指材料在發生形變時，由于彈性（可逆）形變而儲存能量的大?，反映材料彈性大小。

損耗模量(G’’)：又稱粘性模量，是指材料在發生形變時，由于粘性形變（不可逆）?損耗的能量大?，反映材料粘性大小。

三、剪切稀化

1.簡介：通常剪切稀化現象是對流體的表征，由于流體中的粒子發生定向、伸展、變形或分散等使流動阻力減少而造成的。而對于水凝膠是先發生屈服，變成流體后出現剪切稀化現象，一般選用旋轉測試，以剪切速率為變量。

2.測試方式：在一定的時間和溫度程序下，沿一定方向，逐漸增大剪切速率或剪切應變，測試黏度隨剪切速率或剪切應變的變化關系。若黏度或模量可隨著剪切速率或剪切應變的增大而逐漸減小，則表明該水凝膠具有剪切稀化特性。