如何分析转矩流变仪曲线

      流变仪如何选择转子？在这一点上，让很多不熟悉流变仪的用户头疼不已。

其实只要抓住一个关键点就行了，按和样品接触面积的大小来排序，同心圆筒转子的面积大于平行板和锥板的面积，直径大的转子比直径小的转子能够有更多与样品接触的面积。所以在同一台流变仪相同的测量扭矩范围之内，面积越大的，可以测量的粘度越低；而如果要测量高粘度、高剪切应力的样品，就要选择小直径的转子。目前商用流变仪中可以选择的Z小直径的转子是8mm，而Z大直径是60mm，各种形式的平行板、锥板和同心圆筒都有。

如果是要测量比水粘度还低的样品的话，还可以选用新型的双狭缝同心圆筒转子。

不过还有几个技术问题要解释一下：

1. 很多人不清楚同样直径的平行板和锥板有什么用途？不同锥度的锥板又如何区别使用？简单的说，平行板测试时样品内部有剪切速率（剪切应变）的梯度变化，样品变化是不均匀的。但这种方法简单，操作方便，还可以做变温实验。而锥板测试可以接近于均匀变化的剪切场，锥角越小越好。但带来的问题就是有大颗粒的样品不宜用锥板测试，变温实验也不推荐用锥板。

2.同心圆筒测试的一个理论前提是狭缝要足够的小，这样才能近似于等剪切流场。但由于不同粘度测试的需求，有很多设计上就逐渐偏离了这样的原则了。

3.同心圆筒样品量相对比平行板、锥板测试样品量要大，样品温度均匀所需要花费的时间更长。

还有几个特殊的场合：

1.对于固化交联的样品，可以提供铝制的可抛弃式的转子；

2.对于需要进行光学测量的样品，可以选用石英玻璃制的平行板转子；

3.如果是电流变的样品，可以选绝缘式的转子；

4.高温高压条件下的转子，可以Z高耐受700大气压，300°C的极端条件。

（来源：珩璟科技（上海）有限公司）

在工业和科研领域，旋转流变仪作为一种重要的仪器，广泛应用于测量材料在不同剪切条件下的流变性能。流变学的研究涉及液体和软固体材料的变形与流动特性，而旋转流变仪则通过测量材料在旋转剪切场中的行为来评估其粘度、屈服强度等重要物理特性。其中，扭矩的计算是流变仪测试过程中至关重要的一部分，它直接关系到实验数据的准确性与可靠性。本文将详细介绍旋转流变仪中扭矩的计算方法，并探讨其在材料性能分析中的应用。

旋转流变仪扭矩的基本概念

在旋转流变仪的测试过程中，扭矩是指作用于样品之间旋转部件的力矩。仪器通过一个或多个旋转的圆盘或圆筒，将剪切力作用于样品，从而引起样品的变形。根据样品的粘性、弹性或塑性特性，旋转部分的扭矩会发生变化。因此，扭矩的大小与样品的流变特性密切相关，是流变学研究的重要参数之一。

扭矩计算的基本原理

旋转流变仪的扭矩计算依赖于仪器的几何结构以及旋转速度。其计算公式通常与转动角速度、转动角度和仪器的几何参数密切相关。对于典型的平行板流变仪，扭矩T可以通过下列公式计算：

[ T = \tau \cdot r^2 \cdot A ]

其中，( \tau ) 为剪切应力，( r ) 为旋转半径，( A ) 为板的接触面积。这个公式体现了材料的剪切强度和接触面积对扭矩的影响。

扭矩与剪切应力的关系

扭矩计算的核心是剪切应力（( \tau )）。剪切应力与剪切速率（( \dot{\gamma} )）之间的关系取决于材料的流变模型。例如，对于牛顿流体，其剪切应力与剪切速率成正比。而对于非牛顿流体，剪切应力与剪切速率之间的关系则更为复杂，可能是非线性的。在旋转流变仪中，通常采用流变模型（如Bingham塑性体模型、卡西定律等）来拟合实验数据，从而获得准确的剪切应力值。

影响扭矩计算的因素

在旋转流变仪的测试中，扭矩的计算还受到多个因素的影响。样品的流变特性是一个关键因素。高粘度的样品会产生较大的扭矩，而低粘度的样品则产生较小的扭矩。温度、剪切速率和样品的物理形态（如颗粒大小、分布等）也会对扭矩产生显著影响。因此，在进行实验时，必须精确控制这些变量，以确保数据的准确性。