低粘度液體流變性的高精度測量

介紹

分析樣品在高速流動時的粘度是非常困難的事情，例如疫苗、農藥等低濃度的水基配方等等。由于這些樣品都是在非常高的剪切速率下使用（注射和噴霧），微弱的粘度差異和界面張力共同影響著終的使用效果，如疫苗的粘度意味著蛋白的變性程度，粘度越高蛋白的變性越厲害；粘度越低的農藥噴霧越細膩。

FLUIDICAM RHEO微流控可視流變儀使用微流控原理測量樣品的粘度。樣品和粘度標準品同時被注射到微流控通道中(尺寸2.2mm X 150µm) 經過強烈的剪切， 通過電腦調整注入泵的速度即可調整剪切速率。在這個條件下，界面位置與樣品和粘度標準品的粘度比相關。通過高清攝像機獲取層流流體界面的位置，然后軟件自動繪制樣品在不同剪切速率或溫度下的粘度曲線

實驗結果

通過機械流變儀和微流控可視流變儀分析了水、乙醇、甲醇的流變性質（見Fig1）。機械流變儀采用同軸雙筒轉子，當剪切速率低于10s-1時，由于機械流變彈簧轉子對于低粘度不夠敏感，粘度出現了負數；當剪切速率大于100s-1后，機械流變使樣品進入了湍流狀態，進入了誤差區。

在測試低粘度流體時，機械流變的剪切頻率可用范圍為10-100s-1。而Fluidicam由于采用了微流控測試技術，樣品始終保持在層流狀態，可以看到水、乙醇、甲醇都是典型的牛頓流體，并且可以輕易區分三者的粘度大小。

將兩種儀器測試的甲醇、乙醇、水的粘度數據進行平均，繪制成柱形圖（Fig2），并標注誤差線。從圖中可見，兩種儀器的平均值接近，但是Fluidicam的數據具有更高的價值，與機械流變相比，微流控可視流變儀的精度更高。

結論

FLUIDICAM RHEO微流控可視流變儀測試一個樣品僅需要4min的時間，而機械流變需要25min的時間。而且，微流控原理為流變性測量提供了更高的精度和更小的樣品體積消耗量。

微流控可視流變儀FLUIDICAM

Fluidicam微流控可視流變儀被設計用于測試各種稠度樣品的粘度，包括液體、凝膠或半固體乳液。當樣品和參比樣在芯片通道中高速流動時，獲取微型芯片中兩相不相容液體的界面位置，從而計算被測樣品的剪切速率和粘度。芯片上狹窄的通道，賦予儀器高的剪切速率范圍、樣品體積量小，溫度調節迅速的優點。