高分子流变学的新实验技术及研究进展
随着高分子材料的广泛应用,对其流变性质的研究也越来越重要。
高分子流变学是研究高分子溶液、凝胶、聚合物膜等物料在
外场下流变(变形、应变率等)规律的一门学科。
它在材料科学、化学、地球科学、生命科学等领域中都有广泛应用,如化学加工、药物输送、医疗器械等方面。
本文将介绍一些高分子流变学的新
实验技术及研究进展。
一、高分子微流变技术
高分子流变学检测的主要难点是标准流变仪的样品量较大,装
置大且复杂,且不适合在微观尺度下进行检测。
而在医学、生物
学等领域中,往往需要对小型生物材料,如细胞、细胞外基质等
进行流变学研究。
因此高分子微流变技术应运而生。
该技术借鉴
了微纳米制造技术,采用微流控通道的方法,将待测液体导入微
通道中,通过激光检测仪器对流体流动情况进行分析。
通道的大
小通常在微米尺度以下,可以消除由于壁面效应和离心力等带来
的干扰,提高了实验的灵敏性和准确性。
高分子微流变技术的发展,为生物以及高分子材料的流变学研究提供了新的手段。
二、高分子动态光散射技术
动态光散射技术(DLS)是一种常见的流变学检测技术,可以通过测量样品的光子散射强度,得到其颗粒尺寸分布、扩散系数等信息。
在过去,DLS主要应用于低分子量的粒子或聚合物颗粒的测量,但对于高分子或生物大分子的粒子,由于其粒径过大、分子量大,故传统的DLS检测技术受到了限制。
近年来,高分子动态光散射技术逐渐兴起,该技术针对高分子溶液、聚合物体系等进行测量,解决了低分子量颗粒技术难以应用于高分子颗粒检测的问题。
此外,高分子DLS技术的光路系统更加复杂,需要紫外线激光等高能量的光源和多重散射修正技术,但其对高分子颗粒的测量结果更加准确。
三、多重应变率流变学
传统的流变学往往是在恒定的应变率下进行的,而随着新材料的不断发展,越来越多的高分子材料在实际应用中需要满足不同的应变率下的变形性能。
多重应变率流变学技术可以在同一实验中对不同应变率下的流变性质进行测试,得到更为全面的材料性能参考值。
例如,多重应变率流变学技术在涂料、皮革等多种领域应用较为广泛,可以对材料在不同应变率下的变形及耐久性进行分析,以提高材料的使用寿命。
四、高分子粘弹性技术
高分子材料在变形后可以发生弹性形变以及粘性流动等过程,并随着应变率的改变而发生变化。
高分子粘弹性技术可以测量材料的弹性模量、黏弹性等多种流变参数,对材料的变形和形变过程进行全面分析。
该技术在电子电器、塑料、橡胶、粘合剂、油漆、粉末涂料等领域有广泛的应用,可以提高材料的质量、寿命及性能。
总的来说,高分子流变学的实验技术越来越多样化,也在不断发展创新。
新技术的应用为高分子材料研究提供了更多样化、更具针对性的手段,有望为材料科学领域的创新提供新的思路。