粘弹性流体的全息剪切流变学

在本研究中，我们报道了利用数字全息显微镜（DHM）对粘弹性聚合物流体进行三维分辨的流动运动学及剪切流变测量。我们计算重建记录的全息图以可视化微通道中示踪粒子浸润的流动体积，随后实施粒子追踪测速（PTV）来定量空间分辨的三维速度场。为选择用于复杂流体DHM-PTV表征的最优参数，我们研究了全息图记录距离、播种密度和颗粒尺寸的影响。利用最优参数，我们展示了由速度场定量表征剪切流变学，而无需任何关于壁面边界条件或本构方程的先验假设。牛顿流体和氧化聚乙烯溶液的粘度随剪切速率变化数据可在约0.05–20,000 s-1范围内仅用四个输入流率测得。发现该全息剪切流变学数据与计算流体动力学模拟和宏观流变测量吻合良好。全息剪切流变学技术不受壁面滑移事件影响，反而提供了量化滑移严重程度的途径。最后，我们讨论了微流体流动中颗粒迁移的全息可视化，其可能限制流场获取，同时也提供悬浮流体流变学的特征标识。