الريولوجيا - كيفية اختيار هندسة القياس المناسبة

سلسلة Kinexus

سلسلة مقاييس الانسيابية Kinexus هي مقاييس انسيابية دورانية رائدة في فئتها. تحتوي مقاييس الريومتر هذه على محمل هواء مخصص مما يجعلها حساسة بشكل لا يصدق لاختلافات المواد الصغيرة. بل إن قدرات حساسيتها لعزم الدوران أفضل حتى من مجرد إسقاط رمش العين على الجهاز! ماذا يعني ذلك عمليًا؟ يتيح لك قياس المواد بسهولة في ظروف "السكون". وبالتالي، يمكننا تحديد ما إذا كانت المنتجات ستظل مستقرة بعد وضعها في الزجاجة على الرف، أي مدة صلاحيتها.

اختيار الهندسة

اختيار هندسة القياس واسع النطاق بشكل متعمد. وذلك لضمان حصولك على أداة قياس مناسبة لكل من نوع الاختبار الذي ترغب في إجرائه وطبيعة العينة. فئات الأشكال الهندسية القياسية هي: أنظمة الألواح (الألواح المتوازية والألواح المخروطية والألواح) وأنظمة الأسطوانات (الأكواب والأكواب).

الألواح المتوازية

تأتي هذه الأطقم البسيطة من الألواح العلوية والسفلية المسطحة بمواد وأقطار وتشطيبات سطحية مختلفة، وهي متعددة الاستخدامات بشكل لا يصدق.

• الحجم - يتراوح قطرها من 4 مم إلى 60 مم كمعيار قياسي. يتوفر هذا النطاق الواسع من الأحجام لاستيعاب اللزوجة المختلفة. تناسب الأشكال الهندسية الأصغر (أقل من 25 مم) العينات عالية اللزوجة (> 10 باسكال في الثانية) والأشكال الهندسية الأكبر (> 50 مم) للمواد منخفضة اللزوجة (<0.1 باسكال في الثانية).
• تشطيبالسطح - يمكن أن يكون أملسًا أو خشنًا (مسننًا بالرمل) أو مسننًا. تتوفر تشطيبات سطحية مختلفة لاستيعاب تلك العينات العنيدة! قد تكون المستحلبات والملاط، على سبيل المثال، عرضة للانزلاق. ويظهر ذلك على شكل انخفاض/انخفاض في اللزوجة أثناء قياس معدل القص. إذا لاحظت انخفاضًا مفاجئًا في اللزوجة واشتبهت في حدوث انزلاق، فقم بالتبديل إلى استخدام سطح خشن (انظر الشكل 2) لتلك العينات. من أجل تشجيع المادة على التدفق، قم بتوفير قبضة إضافية باستخدام واجهة سطحية معدلة.
• قياس الفجوة - يمكن تغييرها باستخدام ألواح متوازية. تعني هذه الميزة المرنة أنه يمكن تصميم الفجوات لتتناسب مع لزوجة العينات (أي فجوات أصغر للعينات ذات اللزوجة المنخفضة) ولتحقيق معدلات قص مختلفة. تُعرِّض الفجوات الأصغر العينات لمعدلات قص أعلى (لنفس السرعة الزاوية)، في حين أن الفجوات الأكبر ستحقق معدلات قص أقل فقط. وكحل وسطي للفجوة القابلة للتعديل مع أنظمة القياس هذه، يتم تطبيق معدل قص متوسط على العينة وبالتالي فإن النتائج ليست مطلقة (كما هو الحال مع المخاريط والألواح). بالإضافة إلى ذلك، كقاعدة عامة، إذا كانت الجسيمات موجودة، حدد فجوة قياس أكبر 10 مرات على الأقل من أكبر الجسيمات. هذا لمنع الجسيمات من التشويش أثناء القياس، مما سيؤدي إلى حدوث خلل في النتائج.
• المواد - الأشكال الهندسية القياسية المعروضة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ (SS316L) وهي مثالية لمعظم البيئات المختبرية لأنها متوافقة مع مجموعة كبيرة من أنواع العينات ويمكن تنظيفها بسهولة باستخدام المذيبات. ومع ذلك، في بعض الظروف عند العمل مع العينات الحمضية، قد تكون الهندسة البوليمرية أكثر ملاءمة. على سبيل المثال، يمكن اختيار هندسة PEEK والأكريليك (انظر الشكل 3). الميزة الإضافية هي أنها أخف وزنًا وبالتالي فهي مفيدة لقياسات التذبذب عالية التردد على العينات منخفضة اللزوجة. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر أيضًا هندسة التيتانيوم والألومنيوم والصلب المصنوع من سبائك الصلب.

المخاريط والألواح

تتكون تركيبات المخروط واللوح من صفيحة سفلية مسطحة مع هندسة علوية مخروطية الشكل وتأتي في مجموعة متنوعة من المواد والتشطيبات السطحية، على سبيل المثال، خشونة لمنع انزلاق العينة. يتم اقتطاع طرف المخروط ويتم إجراء أي قياسات بهذه الأشكال الهندسية عند فجوة محددة (يتم التحكم فيها تلقائيًا بواسطة البرنامج). وذلك للسماح بقياسات اللزوجة المطلقة، بحيث أنه أينما كانت العينة على سطح هذا المخروط، فإنها ستتعرض لنفس معدل القص - وهي ميزة كبيرة مقارنةً بهندسات الألواح المتوازية.

• الزوايا المخروطية - يمكن أن تختلف زاوية الهندسة العلوية من 0.5 درجة إلى 4 درجات عادةً. يتيح لك التحديد اختيار المخروط لتحقيق معدلات قص مختلفة. كلما كانت الزاوية المخروطية أصغر، زاد معدل القص الذي يمكن تحقيقه. ومع ذلك، لا يزال يتعين مراعاة وجود الجسيمات (وحجمها). المخروط والألواح لها فجوة قياس ثابتة (اسمية)؛ بالنسبة للمخروط بزاوية 1 درجة، تبلغ الفجوة 30 ميكرون؛ و70 ميكرون للمخروط بزاوية 2 درجة و150 ميكرون لزاوية 4 درجات. لا تزال الجسيمات بحاجة إلى أن تكون أصغر 10 مرات على الأقل من هذه الفجوات لمنعها من التشويش في قمة الهندسة. يمكن أن يكون هذا قيدًا خاصًا لاستخدام المخاريط مع مشتتات الجسيمات بالنظر إلى فجوة الاقتطاع الصغيرة، وتعد هندسة الألواح أكثر ملاءمة للعينات المملوءة بشكل كبير حيث يمكن تغيير فجوة القياس لاستيعاب ذلك. في حالة عدم وجود جسيمات (أو جسيمات صغيرة جدًا)، فلا داعي للقلق!

• تشطيب السطح - بالنسبة لتلك العينات الزلقة يمكن أيضًا استخدام كوب ومضرب خشن (مغطى بالرمل) أو محزوز (حوالي 1 مم مربع "أسنان" هرمي الشكل). إذا كانت هناك جسيمات موجودة في العينة وحدث ترسيب، فقد يساعد المضرب الحلزوني على إبطاء/منع التشتت من الترسب أثناء القياس
  . إذا كان التشتت غير مستقر للغاية، فإن استخدام مجداف سيكون أكثر فعالية (انظر الشكل 1).
• أدوات الري شة - مفيدة لقياس العينات ذات الهياكل الحساسة للغاية مثل الرغاوي أو المواد الصلبة اللينة ذات إجهاد الخضوع مثل اللبن. إن شكل الريشة (انظر الشكل 1) يفسح المجال لتقطيع العينة دون الإخلال/إتلاف الكثير من البنية قبل القياس (مقارنةً بالبرادة الصلبة).
• الفجوة المزدوجة - بالنسبة للعينات ذات اللزوجة المنخفضة للغاية، تعد هذه الأشكال الهندسية خيارًا جيدًا. كما يمكن ملاحظة (الشكل 4)، يكون المكعب العلوي مجوفًا، مما يوفر مساحة سطح قياس إضافية وبالتالي تحسين الحساسية. يوصى باستخدام هذه الأشكال الهندسية للعينات الأكثر تطايرًا في درجات الحرارة المرتفعة نظرًا لمتطلبات الحجم الكبيرة نسبيًا (بالنسبة للعينات المتطايرة نسبيًا في درجات الحرارة المرتفعة، يجب استخدام الفجوة المزدوجة مع مصيدة المذيبات).

أسئلة تطرحها على نفسك

لا توجد قاعدة صارمة وسريعة لاختيار الشكل الهندسي حيث تسلط هذه المقالة الضوء على عدد من العوامل التي يمكن أن تلعب دوراً في ذلك. ولكن عند التفكير في عينة جديدة واختيار هندسة جديدة، اسأل نفسك:

ما هي اللزوجة العامة لعينتي؟

• إذا كانت لديك لزوجة منخفضة تشبه الماء، فاختر هندسة مخروط/لوح أو صفيحة/لوح ذات قطر كبير (> 50 مم).
• إذا كان لديك سائل حر التدفق (مثل هلام الاستحمام)، فستعمل هندسة متوسطة الحجم بشكل جيد (40 مم.)
• إذا كانت لديك عينة شديدة الصلابة وسميكة للغاية (دبس السكر)، فيجب اختيار هندسة صغيرة الحجم (أقل من 40 مم).
• إذا كانت لديك عينة منخفضة اللزوجة أو متطايرة جدًا، ففكر في استخدام كوب وبوب أو فجوة مزدوجة. بالنسبة للعينات المتبخرة، يجب استخدام مصيدة مذيبات.

هل لدي جسيمات في عيناتي؟

• إذا كانت الإجابة نعم، فما حجمها؟ يجب أن تكون فجوة القياس أكبر 10 مرات على الأقل من أكبر حجم للجسيمات التي يمكن تغييرها للألواح المتوازية.
• يجب أيضًا النظر في أنظمة الكوب والبوب، خاصةً بالنسبة لعينات الترسيب حيث تكون البوب المحزوز الدائرية مفيدة.

ما هي تركيبة العينة الخاصة بي؟

• هل عينتي عرضة للانزلاق؟ يمكن أن تنزلق المستحلبات أو المشتتات المركزة على الأشكال الهندسية الملساء. ضع في اعتبارك استخدام سطح خشن أو مسنن (للألواح) أو خشن أو مسنن (للقطع ذات الشقوق).
• هل تحتوي العينة الخاصة بي على بنية دقيقة؟ يمكن استخدام أداة الريشة على عينات مثل الرغاوي أو المواد الصلبة اللينة لقياسات إجهاد الخضوع.
• هل عينتي عدوانية؟ يمكن قياس العينات الحمضية باستخدام مواد PEEK البوليمرية بدلاً من ذلك.

ابدأ بهذه الأسئلة البسيطة وراجع نتائجك. إن Kinexus متسامح للغاية ويوفر معلومات إضافية لمنح المستخدمين الثقة بأنهم اختاروا الهندسة الصحيحة. ستجعل ميزته الذكية المتمثلة في القدرة على التبديل بسهولة إلى هندسة مختلفة والتعرف التلقائي اختبار عينات جديدة أمرًا ممتعًا وسهلًا!