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KSV NIMA界面剪切流變儀

KSV NIMA 界面剪切流變儀提供了一種極端靈敏的測(cè)試流體界面（氣/液和液/液）薄膜剪切性能的方法。可同步測(cè)量界面粘彈性和表面壓，測(cè)試的同時(shí)也能夠控制薄膜組裝密度。

應(yīng)用

薄膜的應(yīng)力和形變之間的關(guān)系定義了其流變屬性。在人體內(nèi)和工業(yè)領(lǐng)域中的絕大部分薄膜屬于粘彈性薄膜，即應(yīng)力和形變的關(guān)系介于純粘性和純彈性之間。

流變特性對(duì)確定產(chǎn)品的穩(wěn)定性極為重要，在很多工業(yè)領(lǐng)域都有其應(yīng)用。例如蛋白質(zhì)、聚合物、色素、氟代烷和其他乳化劑都屬于強(qiáng)分散系穩(wěn)定劑，可廣泛應(yīng)用于制藥、化妝品和食品工業(yè)。

KSV NIMA界面剪切流變儀（ISR）可以用于：

1.預(yù)測(cè)乳液和泡沫的穩(wěn)定

界面的粘彈性特點(diǎn)可以預(yù)測(cè)一個(gè)復(fù)雜流體的穩(wěn)定性。膠束/液滴的融合和分離很大程度上依賴于界面粘彈性。

2.決定薄膜的結(jié)構(gòu)

可以通過(guò)檢測(cè)薄膜的粘彈性行為來(lái)檢測(cè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、氫鍵和其他相互作用的存在。

3.檢測(cè)相轉(zhuǎn)變

薄膜的相轉(zhuǎn)變會(huì)導(dǎo)致其流變特性的變化（在其Langmuir等溫壓縮特性上有時(shí)并不顯現(xiàn)）。

4.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面反應(yīng)

界面上的界面凝膠化、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成及蛋白質(zhì)變性都能夠通過(guò)其粘彈性的變化來(lái)檢測(cè)。

5.連續(xù)監(jiān)測(cè)分子在界面上的吸附

特別是在生物系統(tǒng)中，界面或者表面的吸附和脫附能夠改變其粘彈性。細(xì)胞內(nèi)的很多過(guò)程，如細(xì)胞分裂高度依賴于膜的流變特性。

工作原理

就流變技術(shù)而言，與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)流變儀相比，此方法在技術(shù)上是一個(gè)巨大的突破：傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)流變儀在探測(cè)發(fā)生在只有幾個(gè)納米厚度的薄膜上的流變現(xiàn)象時(shí)缺乏足夠的靈敏度。

該設(shè)備通過(guò)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)放置于氣-液或者液-液界面上的磁化探針運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程通過(guò)頂端的相機(jī)記錄。通過(guò)測(cè)量探針的運(yùn)動(dòng)，能夠計(jì)算出界面薄膜的彈性模量和粘性模量等信息。

測(cè)試選項(xiàng)

動(dòng)態(tài)測(cè)量

在動(dòng)態(tài)測(cè)試中，儀器能夠同時(shí)提供彈性（存儲(chǔ)）和粘性（損失）模量，分別為G’(ω) 和G”(ω)。這兩個(gè)模量的數(shù)量級(jí)關(guān)系能夠立馬給出測(cè)量的薄膜更接近一個(gè)彈性薄膜或者更接近一個(gè)粘性流體膜。這些定量數(shù)值可以轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)、界面粘彈性：μs*。測(cè)量可以作為頻率、時(shí)間、應(yīng)力、溫度或者表面壓力的函數(shù)。

能夠測(cè)量的參數(shù)：

彈性（存儲(chǔ)）模量，G’

粘性（損失）模量，G’’

動(dòng)態(tài)界面粘彈性，μs*

靜態(tài)測(cè)量

在蠕變測(cè)量模式中，儀器提供被測(cè)試系統(tǒng)的流變行為更加接近一個(gè)理想的牛頓流體（粘壺模型）或是一個(gè)理想的彈性體(彈簧模型)。粘彈性系統(tǒng)因?yàn)榘藘煞N模型系統(tǒng)的元素而更加復(fù)雜。這些系統(tǒng)可以通過(guò)Maxwell 和Kelvin-Voigt 模型進(jìn)行模型化。薄膜界面的粘彈性，ηs，儲(chǔ)存模量，G，和弛豫時(shí)間，τ等參數(shù)都能夠通過(guò)這些模型計(jì)算出來(lái)。

能夠測(cè)量：

表/界面粘彈性，ηs

彈性模量，G

弛豫時(shí)間，τ

產(chǎn)品種類

KSV NIMA ISR可以配備KSV NIMA Langmuir槽（或液-液界面槽）來(lái)同時(shí)控制薄膜的組裝密度，或配備低容積測(cè)量槽來(lái)處理小面積界面區(qū)域從而減少亞相體積。

因?yàn)檎狭烁哽`敏度的Wilhelmy天平，兩種系統(tǒng)都能夠測(cè)量表面壓。Langmuir槽和低容積測(cè)量槽都被分為上下兩個(gè)分區(qū)，以此來(lái)同時(shí)滿足氣-液和液-液界面薄膜粘彈性測(cè)量的需求。

配備Langmuir槽的KSV NIMA ISR

由于在KSV NIMA ISR中整合了Langmuir槽或者液-液界面槽，測(cè)試系統(tǒng)在測(cè)量過(guò)程中能夠控制可溶性和不可溶性的薄膜的壓縮。和任意一款KSV NIMA Langmuir槽一樣，系統(tǒng)能夠測(cè)量等溫線，等壓線和界面震蕩流變。請(qǐng)參考KSV NIMA Langmuir槽和Langmuir-Blodgett槽產(chǎn)品單頁(yè)來(lái)了解更多關(guān)于Langmuir槽的信息。

配備低容積測(cè)量槽的KSV NIMA ISR

對(duì)于珍貴的樣品或亞相，可以使用亞相體積4.7ml的KSV NIMA低容積測(cè)量槽，它也是研究界面上的材料吸附和反應(yīng)的理想工具。槽體上方使用石英玻璃來(lái)降低亞相蒸發(fā)和氣流擾動(dòng)，而集成的循環(huán)水浴可將溫度控制在10-60度之間。槽體兩端各自的注射孔有利于樣品向亞相的注入，也可在測(cè)量中逐漸更換亞相。

測(cè)試實(shí)例

圖1利用界面粘性與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系闡明了位于水-癸烷界面的蛋白質(zhì)單層（溶菌酶）界面粘彈性演變的過(guò)程，同時(shí)也提供了表面壓隨時(shí)間的變化曲線。界面粘彈性的變化展示了界面上的蛋白質(zhì)作為一個(gè)粘彈性的“皮膚”，其吸附、界面粘性和蛋白交聯(lián)與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，界面壓的數(shù)據(jù)可作為界面流變的數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。

圖2利用一個(gè)配備低容積測(cè)量槽的KSV NIMA ISR，分別監(jiān)測(cè)了注射到亞相的20 mg/ml的溶菌酶分別在氣-液界面（AW）和油-水界面（OW）上粘彈性變化的過(guò)程（使用單頻率掃描模式，測(cè)量頻率0.1Hz）。圖2給出了在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中存儲(chǔ)模量和損失模量的變化。實(shí)驗(yàn)中溶菌酶在0s時(shí)刻注射。在氣-液界面，蛋白質(zhì)的吸附對(duì)界面粘彈性的變化只有微弱的影響，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成，吸附終止于一個(gè)平衡態(tài)且粘性特征始終處于支配地位。在油-水界面，界面彈性增加的速度明顯高于粘性的增加，且在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行11600s后（3.2小時(shí)）*終到達(dá)凝膠點(diǎn)。

產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)

KSV NIMA ISR是測(cè)試表面和界面弱粘性和彈性模量領(lǐng)域靈敏度**的流變儀。

創(chuàng)新性的探針與儀器集成的非接觸式技術(shù)增加了靈敏度：磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)模式消除了對(duì)機(jī)械連接的需求。因?yàn)闆](méi)有探針穿越上層液相，此特點(diǎn)對(duì)于液-液界面的測(cè)量尤其有用。

特殊優(yōu)化設(shè)計(jì)的低惰性疏水探針，能有效提高靈敏度，并使其**的“漂浮”于界面。

平衡狀態(tài)下進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)流變測(cè)量。

與擴(kuò)張流變（界面處于變動(dòng)中）相比，ISR技術(shù)能對(duì)固定界面進(jìn)行測(cè)量。

由于能夠輕松與KSV NIMA Langmuir槽整合，ISR能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)精準(zhǔn)控制單層組裝密度。

市場(chǎng)上**能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)表面壓測(cè)量和單層分子壓縮和擴(kuò)張的流變儀。

當(dāng)使用低容積測(cè)量槽時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)體積低至4.7 ml的測(cè)量。對(duì)于昂貴化合物和亞相液體，低容積測(cè)量槽不但節(jié)約時(shí)間，而且節(jié)約成本。

內(nèi)置有數(shù)據(jù)作圖選項(xiàng)，能夠在一個(gè)圖中看到多重測(cè)量結(jié)果。測(cè)試數(shù)據(jù)能夠輕松地導(dǎo)出成一個(gè)數(shù)據(jù)文件且適合普通作圖軟件讀取。

能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的設(shè)置和控制測(cè)量：

頻率

應(yīng)力

應(yīng)變

溫度

表面壓

組裝密度（通過(guò)KSV NIMA Langmuir槽）

技術(shù)參數(shù)

測(cè)量

動(dòng)態(tài)模量分辨率：0.001 mN/m

頻率范圍： 0.06 to 25 rad/s (0.01 to 4Hz)

應(yīng)變范圍： 3x10^–4 - 1

儀器尺寸(L x W x H)

配備KSV NIMA Langmuir槽：908 mm x 370 mm x 700 mm

配備低容積測(cè)量槽：190 mm x 370 mm x 700 mm

（包含了膜壓傳感器界面單元：158 x 209 x 273 mm）

低容積測(cè)量槽內(nèi)部尺寸(L x W x H)

下部分區(qū)（重相）：120 x 11 x 6.5 mm (4.7 ml)

上部分區(qū)（輕相）：120 x 19.6 x 6 mm (13.9 ml)

儀器重量

配備KSV NIMA Langmuir槽：35Kg

配備低容積測(cè)量槽：25Kg