KSV NIMA界面剪切流變儀

KSV NIMA 界面剪切流變儀提供了一種靈敏的測試流體界面（氣/液和液/液）薄膜剪切性能的方法。可同步測量界面粘彈性和表面壓，測試的同時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)測乳液和泡沫的穩(wěn)定

界面的粘彈性特點可以預(yù)測一個復(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)

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

3. 檢測相轉(zhuǎn)變

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

4. 實時監(jiān)測界面反應(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)變性都能夠通過其粘彈性的變化來檢測。

5. 連續(xù)監(jiān)測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。細胞內(nèi)的很多過程，如細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)上是一個巨大的突破：傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)流變儀在探測發(fā)生在只有幾個納米厚度的薄膜上的流變現(xiàn)象時缺乏足夠的靈敏度。

該設(shè)備通過磁場驅(qū)動放置于氣-液或者液-液界面上的磁化探針運動，其運動過程通過頂端的相機記錄。通過測量探針的運動，能夠計算出界面薄膜的彈性模量和粘性模量等信息。

測試選項

動態(tài)測量

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

能夠測量的參數(shù)：

彈性（存儲）模量，G’

粘性（損失）模量，G’’

動態(tài)界面粘彈性，μs*

靜態(tài)測量

在蠕變測量模式中，儀器提供被測試系統(tǒng)的流變行為更加接近一個理想的牛頓流體（粘壺模型）或是一個理想的彈性體(彈簧模型)。粘彈性系統(tǒng)因為包含了兩種模型系統(tǒng)的元素而更加復(fù)雜。這些系統(tǒng)可以通過Maxwell 和Kelvin-Voigt 模型進行模型化。薄膜界面的粘彈性，ηs，儲存模量，G，和弛豫時間，τ等參數(shù)都能夠通過這些模型計算出來。

能夠測量：

表/界面粘彈性，ηs

彈性模量，G

弛豫時間，τ

產(chǎn)品種類

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

因為整合了高靈敏度的Wilhelmy天平，兩種系統(tǒng)都能夠測量表面壓。Langmuir槽和低容積測量槽都被分為上下兩個分區(qū)，以此來同時滿足氣-液和液-液界面薄膜粘彈性測量的需求。

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，測試系統(tǒng)在測量過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)能夠測量等溫線，等壓線和界面震蕩流變。請參考KSV NIMA Langmuir槽 和Langmuir-Blodgett槽產(chǎn)品單頁來了解更多關(guān)于Langmuir槽的信息。

配備低容積測量槽的KSV NIMA ISR

對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降低亞相蒸發(fā)和氣流擾動，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，也可在測量中逐漸更換亞相。

測試實例

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

圖2利用一個配備低容積測量槽的KSV NIMA ISR，分別監(jiān)測了注射到亞相的20 mg/ml的分別在氣-液界面（AW）和油-水界面（OW）上粘彈性變化的過程（使用單頻率掃描模式，測量頻率0.1Hz）。圖2給出了在兩個實驗中存儲模量和損失模量的變化。實驗中在0s時刻注射。在氣-液界面，蛋白質(zhì)的吸附對界面粘彈性的變化只有微弱的影響，整個過程沒有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成，吸附終止于一個平衡態(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，且在實驗進行11600s后（3.2小時）最終到達凝膠點。

產(chǎn)品優(yōu)點

KSV NIMA ISR是測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：磁場驅(qū)動模式消除了對機械連接的需求。因為沒有探針穿越上層液相，此特點對于液-液界面的測量尤其有用。

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

平衡狀態(tài)下進行靜態(tài)和動態(tài)流變測量。

與擴張流變（界面處于變動中）相比，ISR技術(shù)能對固定界面進行測量。

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

市場上能夠同時實現(xiàn)表面壓測量和單層分子壓縮和擴張的流變儀。

當使用低容積測量槽時，能夠?qū)崿F(xiàn)體積低至4.7 ml的測量。對于昂貴化合物和亞相液體，低容積測量槽不但節(jié)約時間，而且節(jié)約成本。

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

能夠?qū)崟r實現(xiàn)多參數(shù)的設(shè)置和控制測量：

頻率

應(yīng)力

應(yīng)變

溫度

表面壓

組裝密度（通過KSV NIMA Langmuir槽）

技術(shù)參數(shù)

測量

動態(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

配備低容積測量槽：25Kg