具有表观壁滑的粘塑性水凝胶的平行板与锥板粘度测定
流体动力学
2021-12-23 v1 软凝聚态物质
摘要
水凝胶广泛应用于众多领域，包括生物医学和个人护理领域。通常定义水凝胶功能特性的是其流变学，即流动与变形性质。然而，水凝胶普遍存在的粘塑性及相关的壁滑行为妨碍了其流变材料函数的准确表征。本文使用平行板与锥板粘度计来表征交联聚丙烯酸（PAA）水凝胶（具体为卡波姆，Carbopol）的剪切粘度和壁滑行为。结果表明，平行板粘度测定法（即两平行圆盘间的稳态扭转流）而非锥板流，可用于明确确定粘塑性本构方程和壁滑行为的屈服应力及其他参数。平行板粘度测定中依赖于间隙的数据随后可用于表征水凝胶剪切粘度和壁滑行为的其他参数。通过将计算与实验测定的速度分布和扭矩进行比较，检验了壁滑参数和Herschel-Bulkley型粘塑性本构方程在表征水凝胶流动与变形行为方面的准确性。所发现的极好一致性反映了剪切粘度和壁滑参数的准确性，并表明此处演示的方法提供了必要手段，以详细理解水凝胶的稳态流动与变形行为。对这种水凝胶粘塑性本质和壁滑行为的详细理解，可用于设计和开发具有更广医疗及其他工业应用范围新型水凝胶，并为其加工和制造寻找最优条件。
引用
@article{arxiv.2112.11548,
title = {Parallel-disk and cone-and-plate viscometry of a viscoplastic hydrogel with apparent wall slip},
author = {Li Quan and Dilhan M. Kalyon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.11548},
year = {2021}
}
备注
59 pages, 22 figures,. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2106.13351