مقدمة
إن مجداف التشتت المزدوج (الشكل 1) هو الشكل الهندسي المناسب للاستخدام في العينات التي تحتاج إلى التشتت المستمر أثناء القياس، على سبيل المثال، إذا حدث ترسيب واضح على نطاق زمني قصير. ونظرًا لأن معدل القص المطبق ليس منتظمًا تمامًا، ينبغي اعتبار هذا النوع من الهندسة هندسة "نسبية" أكثر مما يعطي مؤشرًا جيدًا على اللزوجة. وعلى العكس من ذلك، فإن القياس بهندسة مطلقة كنظام اللوح المخروطي سيؤدي إلى القيم المطلقة لزوجة القص. هنا، مع هذه الهندسة المطلقة، يتم تحديد معدل القص وإجهاد القص المطبق على العينة بوضوح باستخدام فجوة القياس مع الإزاحة وعزم الدوران، على التوالي. يمكن مقارنة القياسات التي أُجريت على عينتين بنفس الهندسة النسبية بين بعضهما البعض. ولكن يجب أن يوضع في الاعتبار أنها لا تقدم نتائج مطلقة مباشرةً بسبب مجال القص المطبق غير المنتظم. في المناقشة التالية، يتم إجراء قياسات لتوضيح هذه الاختلافات. تحقيقًا لهذه الغاية، تتم مقارنة الاختبار الذي تم إجراؤه باستخدام هندسة مطلقة بالاختبار الذي تم إجراؤه باستخدام مجداف التشتت المزدوج.
شروط القياس
تم إجراء قياس دوراني (اللزوجة) على طلاء حائط باستخدام مجداف التشتت المزدوج (هندسة نسبية) وبنظام اللوح المخروطي (هندسة مطلقة). يوضح الجدول 1 الشروط المستخدمة في الاختبارات.
الجدول 1: شروط القياس
| العينة | طلاء الجدران | |
| الجهاز | كينيكسوس ألترا+ | |
| الهندسة | مطلق CP4/40 (الصفيحة المخروطية، القطر: 40 مم، الزاوية المخروطية: 4 درجات) | نسبي كوب 25 مم، مجداف التشتت المزدوج |
| الفجوة | 146 ميكرومتر | 5 مم |
| معدل القص | 0.1 إلى 100 ثانية-1 | |
| درجة الحرارة | 25°C | |
بالنسبة لجميع مقاييس الانسيابية، تُستخدم الثوابت الهندسية كعوامل تحويل لأخذ معلمات الأداة مثل عزم الدوران والإزاحة وتحويلها إلى إجهاد ومعدل قص. بالنسبة للمخروط والصفيحة، تكون هذه الثوابت محددة جيدًا1. بالنسبة للهندسة الجديدة مثل مجداف التشتت المزدوج المستخدم في هذه الدراسة، يتم استخدام إجراء أحدث2 لتوليد اتفاق قريب من الهندسة المطلقة.
1 Macosko CW: مفاهيم الريولوجيا ومبادئها وتطبيقاتها، Wiley-VCH (1992)
2 Duffy JJ, Hill AJ, Murphy SH: طريقة بسيطة لتحديد ثوابت الإجهاد والانفعال لأنظمة القياس غير القياسية على مقياس الريول الدوراني، Appl. Rheol. 25 (2015) 42670.
نتائج القياس
يعرض الشكل 2 المنحنيات الناتجة لكلا القياسين أثناء قياس اللزوجة في الحالة المستقرة بين 0.1 و100 ث-1. وتختلف قيم لزوجة القص التي تم الحصول عليها باستخدام مجداف التشتت المزدوج بنسبة 10 إلى 15% عن القيم المطلقة الناتجة عن القياس باستخدام نظام اللوح المخروطي. يكون هذا الخطأ ثابتًا تقريبًا على طول القياس الكامل ومتوقع بسبب ملف القص غير المنتظم المطبق مع هندسة غير مطلقة. من الممكن إجراء تعديل يدوي على ثابت الهندسة لتقليل هذا الإزاحة؛ ومع ذلك، تستخدم هذه المذكرة التطبيقية القيم الافتراضية من الطريقة التي تمت مناقشتها2لتوضيح الاختلافات المتوقعة من استخدام الأشكال الهندسية الجديدة والنسبية.
الخاتمة
الهندسة المطلقة كنظام هندسة اللوح المخروطي هو الخيار الأول للحصول على قيم لزوجة القص. ومع ذلك، إذا كانت العينة غير مستقرة للغاية، أي إذا حدث ترسيب أو انفصال، يمكن أن يكون استخدام الهندسة المطلقة محدودًا، في حين أن مجداف التشتت المزدوج سيعطي معلومات أكثر اتساقًا وتمثيلًا عن سلوك لزوجة العينة أثناء الاختبار الانسيابي. وقد تبين في هذا العمل أن القياسات باستخدام مجداف التشتت المزدوج تؤدي إلى تقريب جيد لقيم لزوجة القص للمادة.