粘度與粘度測量原理

粘度是流體的一種重要特性，它描述了液體的流動阻力並與流體內的內摩擦力有關。 剪切流動最常見的流動方式，在這種流動中，分層的流體因受到剪切力的作用而相互發生運動。 此外力為剪切力形式，其定義為作用在單位流體面積上的力；該外力導致在樣品厚度方向上形成一個速度梯度，也就是所謂的切變速率。 與此流程有關的切變粘度或動態粘度以剪切應力與切變速率之間的比值表示。

1.非牛頓流體

很多簡單流體被劃為牛頓流體，也就是說這些流體的粘度與是否施加剪切力無關。 舉例來說，水和一些簡單的碳氫化合物都屬於牛頓流體。 隨著流體複雜度的增加，例如夾雜有氣泡、液滴、顆粒或聚合物時，流體就會出現更加複雜的特性，表現出非牛頓回應，這時粘度會取決於所施剪切力的大小。 此類流體通常被稱為結構化流體或複雜流體，與簡單粘度計相比，能夠在更廣泛的切變速率、剪切應力和溫度下測量流體粘度的流變儀可以更好地表徵此類流體的特性。

這種非牛頓特性是很多工業和商業產品的常見特性，比如牙膏、蛋黃醬、油漆、化妝品和水泥等，此類流體通常屬於剪切稀化流體，也就是說粘度會隨著切變速率的增加而降低，儘管有些極度結構化的流體會發生剪切增稠情形。 

2.粘度的應用 

對於大多數產品來說，都需要粘度在低切變速率下保持較高水準，以防止沉澱或坍落；但要在高切變速率時變稀，以方便塗裝或加工。 因此，單次粘度測量不能充分地描述此類材料的粘度，應在一系列的切變速率或應力下材料的粘度，或者至少要在與所關注的流程或應用場合相關的切變速率下測量材料的粘度。 非牛頓流體還可能表現出其他現象，例如屈服應力、觸變性和粘彈性等，這些現象都會對材料的特性和產品性能產生重要影響。

與分散體有關的其他粘度參數還有相對粘度、比粘度和本征粘度，這些參數可用於表徵溶質相或分散項對溶液或分散體粘度的貢獻度。 這些參數都可使用差示粘度計極為輕鬆的測得，例如與 OMNISEC 凝膠滲透色譜法 (GPC) 系統一起使用的差示粘度劑。

儘管簡易式粘度計通常能夠在較窄的切變速率下表徵牛頓流體的性能，但是，對於需要在更寬的切變速率下對粘度進行評估的非牛頓流體和其他應用而言，就需要使用更高級的粘度計和流變儀。 Malvern Panalytical 為滿足這些要求，推出了多款高級粘度計和流變儀，可用於：

a.確定非牛頓液體的切變粘度特性，以模擬加工和使用條件。

b.確定材料的粘彈性指紋圖譜，以確定材料在特性上類似固體或類似液體的程度。

c.優化並評估分散體的穩定性。

d.確定油漆及塗料的觸變性，用於產品應用及精整加工品質。

e.聚合物分子結構對加工處理與終端使用性能粘彈性的影響

f.為食品及個人護理產品的傳送或散佈能力提供參數。

g.粘結或凝膠系統的完全凝固分析。

h.用於治療學特別是生物藥品的預製劑篩選。