低粘度液体流变性的高精度测量

介绍

分析样品在高速流动时的粘度是非常困难的事情，例如疫苗、农药等低浓度的水基配方等等。由于这些样品都是在非常高的剪切速率下使用（注射和喷雾），微弱的粘度差异和界面张力共同影响着终的使用效果，如疫苗的粘度意味着蛋白的变性程度，粘度越高蛋白的变性越厉害；粘度越低的农药喷雾越细腻。

FLUIDICAM RHEO微流控可视流变仪使用微流控原理测量样品的粘度。样品和粘度标准品同时被注射到微流控通道中(尺寸2.2mm X 150µm) 经过强烈的剪切， 通过电脑调整注入泵的速度即可调整剪切速率。在这个条件下，界面位置与样品和粘度标准品的粘度比相关。通过高清摄像机获取层流流体界面的位置，然后软件自动绘制样品在不同剪切速率或温度下的粘度曲线

实验结果

通过机械流变仪和微流控可视流变仪分析了水、乙醇、甲醇的流变性质（见Fig1）。机械流变仪采用同轴双筒转子，当剪切速率低于10s-1时，由于机械流变弹簧转子对于低粘度不够敏感，粘度出现了负数；当剪切速率大于100s-1后，机械流变使样品进入了湍流状态，进入了误差区。

在测试低粘度流体时，机械流变的剪切频率可用范围为10-100s-1。而Fluidicam由于采用了微流控测试技术，样品始终保持在层流状态，可以看到水、乙醇、甲醇都是典型的牛顿流体，并且可以轻易区分三者的粘度大小。

将两种仪器测试的甲醇、乙醇、水的粘度数据进行平均，绘制成柱形图（Fig2），并标注误差线。从图中可见，两种仪器的平均值接近，但是Fluidicam的数据具有更高的价值，与机械流变相比，微流控可视流变仪的精度更高。

结论

FLUIDICAM RHEO微流控可视流变仪测试一个样品仅需要4min的时间，而机械流变需要25min的时间。而且，微流控原理为流变性测量提供了更高的精度和更小的样品体积消耗量。

微流控可视流变仪FLUIDICAM

Fluidicam微流控可视流变仪被设计用于测试各种稠度样品的粘度，包括液体、凝胶或半固体乳液。当样品和参比样在芯片通道中高速流动时，获取微型芯片中两相不相容液体的界面位置，从而计算被测样品的剪切速率和粘度。芯片上狭窄的通道，赋予仪器高的剪切速率范围、样品体积量小，温度调节迅速的优点。