干燥液体与悬浮液的时间分辨流变测量

从涂料到食品，溶剂蒸发无处不在，并对产品流变性质有关键影响。它通过浓缩任何非挥发性组分来影响牛顿流体，以及影响黏弹性材料并使其硬化。在这两类情形中，溶剂蒸发导致样品体积变化，这使得采用传统剪切几何的任何流变测量尤为困难。在此我们展示，在平行板几何中采用零法向力控制协议，可对经历“缓慢”蒸发的样品进行时间分辨的流变性质监测。样品中溶剂蒸发导致法向力下降，而该下降随时由板间间隙高度的减小予以补偿。结果，尽管体积显著减小，样品仍与板保持恒定接触面积。我们在振荡与连续剪切下验证了该方法，准确监测了经历蒸发且相对体积减小高达 70% 的水-甘油混合物的黏度。此外，我们将该协议应用于脱水悬浮液。具体地，我们监测了经历蒸发诱导玻璃化转变的带电二氧化硅纳米颗粒分散体。间隙高度的减小直接给出了颗粒体积分数的增加估计，而振荡与连续剪切测量使我们能够实时监测悬浮液演化的黏弹性性质。总体而言，我们的研究表明零法向力协议为经历缓慢体积变化的体系提供了一种简单的块体与时间分辨流变表征途径。