Microrheology——理论与应用程序的概述

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流变学是研究材料流动和变形下施加压力。亚博网站下载材料行为的局限性是理想的(胡克)固体,由一个杰出的弹性模量,不流,理想流体(牛顿),杰出的粘度和有轻微的弹性。

这些极端之间广泛的软材料目前显示的弹性和粘亚博网站下载性响应或粘弹性。基于应用的时间尺度变形,这些材料可以储存能量即一个弹性响应和消耗能量,这是粘性响应。亚博网站下载

复杂的液体

让我们考虑材料的类被称为“复杂的液体”,包括表面活性剂系统亚博网站下载、蛋白质合成和生物聚合物或解决方案,胶体和non-colloidal乳剂悬浮液(分散)。虽然这些复杂的流体包括liquid-base,它们覆盖分散相颗粒产生的超分子结构或组成聚合物分子。

这些微观结构传输粘弹性性质。这种液体是出现在许多日常用品包括个人护理、食品和工业和家用化学品。他们的流变特性确定处理行为和产品的最终使用性能。

旋转流变仪

传统的旋转流变仪可以测量材料的剪切流或变形属性通过机械系统应用控制力量到一个样本,milliliter-scale的体积。亚博网站下载强制变形响应的样本是记录,允许频率相关线性粘弹性模和剪切粘度rate-dependent即G´测量弹性模量和粘性模量G”。

现代旋转流变仪是一种先进的仪器,可以测量材料特性在不同年;然而有先天的局限性机械方法,防止某些类型的材料特性。

在低粘度材料、高分子弛豫时间的毫秒亚博网站下载,因此需要高频率来区分他们的粘弹性响应。在这样的材料,访亚博网站下载问动态旋转流变仪是不可能的,在测量振荡由仪表控制惯性从约100拉德¹,数量级小于探测器所需的频率相关时间尺度分子弛豫时间。

疲软的模量和高度strain-sensitive结构倾向于发展复杂的液体需要极低压力线性粘弹性特征,通常的一小部分最低扭矩范围可以从一个旋转流变仪,设计用于测试各种几十年的扭矩。

Microrheology

Microrheology是一个术语,用来描述各种方法提取散装和地方软材料的流变特性计算和评估胶体探针的运动粒子的样本。亚博网站下载yabo214Microrheology甚至可以利用对microfluidic-based测量,在复杂流体接触流动和变形控制在亚毫米波治疗规模渠道获得流变特性。在这篇文章中,嵌入探针粒子类型Microrheology技术进行了较为详细的试验研究。

主动和被动Probe-based Microrheology

在活跃Microrheology,流变特性得到胶体探针的强制运动粒子系统中,它可以扩大测量从线性到非线性机制。yabo214然而,应该注意的是,转向非线性机制存在许多挑战和解释理论,因为样品微观结构的非平衡状态必须理解与探针运动到底层的流变特性。同时,积极Microrheology方法可以扩展到不同的粒子的使用。yabo214这就是所谓的两粒子关联。

在被动Microrheology,线性流变特性获得胶体探针的运动粒子发生热变化在热力学平衡系统,不应用于探测粒子外部力量。yabo214

关系取得了允许定量跨广泛的频率,流变数据,已被证明在一系列复杂的流体类型。

一般来说,活跃的技术允许测量材料,具有相当大的弹性,而被动的技术可以用于测量weakly-structu亚博网站下载red材料较低主要是粘性模量的值。

探测器测量粒子的行为

进一步分类为Microrheology测量包括光散射Microrheology Microrheology和粒子跟踪。前者说明了情况的平均运动一个测量探测粒子的散射技术。yabo214

动态光散射是适用于样品有光学特征,从透明到稍微浑浊。后者改变说明了情况,个别探测粒子的运动是利用视频显微镜,先后和探针粒子跟踪调查通过图像处理软件。yabo214

结论

Microrheology用于描述一系列方法,提取散装和地方软材料的流变特性通过确定和研究嵌入式胶体探针的运动粒子的样本。亚博网站下载yabo214

在一个活跃的研究和开发领域,大量的审查论文已发表在科学文献提供详尽的参考所有Microrheology技术和应用程序的目标。

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