08.01.2024 by Dr. Shona Marsh
Использование реологии для более быстрой и разумной формулировки материалов
Реология часто воспринимается как теоретическая, сугубо математическая дисциплина, но на самом деле она имеет реальное практическое значение для определения реологического поведения широкого спектра материалов, включая полимеры, асфальт, косметику, продукты питания, краски, чернила, кровь и многое другое.
Реология окружает нас повсюду, и мы постоянно проводим реологические испытания каждый раз, когда прикладываем силу к одному из этих материалов, чтобы деформировать или заставить его течь с нужной скоростью, будь то выдавливание зубной пасты, растекание цемента или пережевывание пищи. Отношение приложенной силы (напряжения) к измеренной деформации (деформации) или скорости течения (скорости деформации) определяет такое поведение и связано с реологическими свойствами материала, такими как модуль упругости (напряжение/деформация) или вязкость (напряжение/скорость деформации), знание которых может помочь предсказать, как поведет себя объем материала под действием заданной силы или деформации.
Мы качественно оцениваем модуль упругости, эластичность или вязкость материала с помощью наших органов чувств, когда физически прикасаемся к материалу.
Однако мы также делаем качественные реологические оценки на глаз, например, мы часто можем определить разницу в реологических свойствах двух разных образцов кетчупа по тому, как они сидят на тарелке. Такие оценки субъективны и в большинстве случаев не могут быть выражены количественно, кроме как в сравнительной таблице, которая может оценивать различные продукты по густоте, тягучести, липкости и т. д.
Хотя такая обратная связь важна, особенно для пищевой промышленности и индустрии личной гигиены, она несколько непрактична на ранних стадиях разработки продукта, где часто имеется large количество рецептур-кандидатов. Поэтому объективные показатели, которые надежно коррелируют с ключевыми аспектами эффективности продукта, являются чрезвычайно ценными.
Такие объективные показатели можно получить с помощью реометрии, в частности, вращательной реометрии, позволяющей измерять как вязкость, так и вязкоупругие свойства сложных материалов в условиях, соответствующих интересующему применению или процессу. Ключом к успешному использованию реологии является определение релевантных параметров, которые напрямую коррелируют с аспектом эффективности. Обеспечение релевантности требует тщательного рассмотрения следующих вопросов:
- Какой тест следует применить?
- Какие реологические параметры следует измерять?
- Какие условия испытаний следует применять?
- Как интерпретировать полученные результаты?
- Что означают полученные данные?
На эти вопросы не всегда легко ответить, поэтому при разработке реометрической платформы Kinexus Prime большое внимание уделялось тому, чтобы сделать реологические испытания легкодоступными для новичков и в то же время обеспечить расширенную функциональность и гибкость для опытных пользователей. Это было реализовано с помощью программного обеспечения rSpace, которое использует подход стандартных операционных процедур (SOP) и встроенный интеллект для обеспечения поддержки на всех этапах процесса измерения: через загрузку образца, измерение, анализ и интерпретацию результатов. В дополнение ко всем стандартным реологическим испытаниям существует коллекция специальных измерений rSolution для определения производительности и свойств материалов в отношении текстуры, поведения при растекании, предела текучести, характеристик подачи продукта, стабильности рецептуры и даже испытаний на схватывание.
В целом, реология - это практичный и важный инструмент разработки рецептур, который может дать важное представление о микроструктуре продукта и его свойствах. Знание того, какой тест следует применить и как провести соответствующие измерения, является ключом к успеху, и специалисты по реологии NETZSCHмогут помочь в этом.
Узнайте больше о линейке капиллярных и ротационных реометров large:
