流變儀在本科教學中可以開展哪些實驗？

流變儀（Rheometer）是表征物體流變行為的實驗裝置。對于流體特別是高分子，可以測定具有粘彈性性質，情況復雜的多種物質，流變儀可以測量不同應力或不同應變速率下黏度和模量的變化。隨著流變學的發(fā)展與流變技術的廣泛應用，流變儀可用于化妝品、藥品藥物、聚合物熔體、懸浮液、乳液、紙張涂料、洗滌劑和食品等不同物品的物理性質測試，對于高校教學來說，流變儀可應用于材料、化學、食品、農學、醫(yī)學、環(huán)境等專業(yè)的教學和科研工作中。那么流變儀在本科教學中可以開展哪些實驗呢？

1、聚合物溶液的纏結濃度的測定

當高分子以分子狀態(tài)分散在溶劑中所形成均相體系稱為高分子溶液，目前廣泛應用于涂料、粘合劑和纖維紡絲等領域。聚合物在水溶液中的構象隨著溶液濃度的改變而發(fā)生變化。對聚合物溶液的臨界濃度參數(shù)研究不僅具有理論意義，而且具有重要的實用價值。

通過流變實驗，借助旋轉流變儀，可以測定一系列不同濃度的聚合物溶液的增比粘度，并繪制p-c曲線，通過曲線擬合和標度率確定臨界交疊濃度和纏結濃的值。

2、粒子填充聚合物復合體系流變性能的測定

為了提高聚合物基體的力學性能和耐熱性，填充復合改性（在聚合物基體中填充無機納米粒子）是一種有效的方法。通過動態(tài)流變性能的測定，可以研究填充無機粒子的體積分數(shù)、形狀對復合體系的彈性、力學松弛時間和玻璃化轉變溫度等的影響。通過該實驗，學生掌握平板硫化機制備圓片試樣的方法，認識無機粒子對聚合物基體的填充增強效應，為聚合物材料的復合改性打下了一定的基礎。

3、聚合物-膠體懸浮液的聚集穩(wěn)定性表征

膠體懸浮液的聚集穩(wěn)定性對于其實際應用至關重要，通過添加聚合物可以調控膠體粒子間的相互作用勢能，從而影響其聚集穩(wěn)定性。通過該實驗可使學生認識到，添加的聚合物濃度不同會導致復合體系微觀結構和宏觀力學性能不同。因此，聚合物的分子量和濃度對聚合物復合體系的流變特性有很大的影響。

4、物理凝膠化的流變表征

聚合物水凝膠是一類能迅速吸收并保持大量水分而又不溶于水的三維網(wǎng)絡結構材料，目前廣泛在藥物控釋、細胞培養(yǎng)和廢水處理等領域。聚合物的溶液-凝膠轉變，即凝膠化的研究對認識聚合物水凝膠的優(yōu)異性能的微觀來源和制備過程均具有重要的指導意義。該實驗可以讓學生充分掌握聚合物溶液的凝膠化轉變的理論知識，有助于學生深刻認識聚合物的濃度對其微觀結構的影響規(guī)律。

5、測定淀粉糊化過程

測定淀粉糊化過程(振蕩模式,不破壞正在形成的結構,提高準確性)，錐板體系振蕩模擬烘焙條件，衡量粘彈性變化，采用低剪切速率(0.00001-0.001 1/s)，衡量內部氫鍵結合力。固定形變和頻率，在一定溫度下，測試膠體形成的凝膠點。

6、巧克力粘性測定

巧克力最重要的流變學參數(shù)就是屈服應力值，其流動曲線遵循Casson 方程：把流動曲線外推至零剪切速率來確定巧克力的屈服應力值。屈服應力與巧克力中所含的可可脂肪成分，巧克力漿中的可可粉、糖粉等的磨碎程度及卵磷脂的用量有關。在涂布巧克力層的時（威化巧克力、冰淇淋巧克力等），涂層的厚度取決于巧克力的屈服應力，垂直面厚度取決于其粘度。

以上簡單列舉幾例流變儀在教學中的測試，在各個學科的實際教學工程中，針對不同的樣品，流變儀可以測定樣品黏度（包括流動曲線、屈服值、觸變性等）、儲能模量、損耗模量、法向力等，針對測試的樣品的不同，將流變參數(shù)與實際生產(chǎn)結合，如瓊脂的流變性能與其加工的便利性、貯藏穩(wěn)定的相關性、獼猴桃果膠等天然膠體在食品加工中的應用、利用流變儀研究分離蛋白溶液穩(wěn)定性，對其加工運輸儲存提供客觀數(shù)據(jù)指導等。

使用上海保圣RH-20流變儀對本科生教學，能幫助學生加強對加工過程中高聚物物理形態(tài)變化的理解，加深對加工工藝影響最終產(chǎn)品的認識，提高學生利用理論知識解決實際問題的能力和手段。同時，上海保圣流變儀還可用于質量控制(QC)、生產(chǎn)和應用、化學和機械工程、工業(yè)研究和開發(fā)以及材料科學等。