使用定制分形 3D 打印叶片改进屈服应力流体的流变测量
软凝聚态物质
2020-04-22 v1
摘要
为实现对屈服应力流体性质的稳健流变测量，我们引入一类具有分形状横截面结构的改进叶片夹具。更多的外接触边可在屈服点及之后增进运动学均匀性。这些叶片使用桌面立体光刻机 3D 打印，使其廉价（一次性）、与广泛溶剂化学兼容，并易于作为进一步设计创新的基底而适配。为完善工具组，我们引入一个附着于标准流变仪底座的带纹理 3D 打印杯。我们讨论 3D 打印流变仪叶片的一般设计准则，包括叶片排开样品体积的考量、应力均匀性，以及限制潜在设计参数空间的二次流。我们还发展了从任意臂数叶片的机器扭矩到材料剪切应力的转换。我们通过测量牛顿校准油的粘度来比较一系列叶片设计，相对锥板几何的参考测量误差 <5%。我们测量了一种简单 Carbopol 屈服应力流体的流动曲线，并表明 24 臂 3D 打印分形叶片与粗糙锥板几何的参考测量一致在 1% 内。最后，我们展示使用 24 臂分形叶片探查基于 Carbopol 的发胶、拥挤乳液（蛋黄酱）和强碱性炭黑基电池浆料的触变-弹性-黏性-塑性（TEVP）响应。
引用
@article{arxiv.1910.10785,
title = {Improved Rheometry of Yield Stress Fluids Using Bespoke Fractal 3D Printed Vanes},
author = {Crystal E. Owens and A. John Hart and Gareth H. McKinley},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.10785},
year = {2020}
}