儀器教室 Instrument Stories

FAQ 黏度分析 實驗常見問題

• 黏度與流變學的差異是什麼？我該用「黏度儀」還是「流變儀」？有哪幾種分析法供選擇？

黏度測試是屬於流變學的一部分，流變學除了黏度參數外還會探討其他流體行為參數如屈服應力、觸變性、儲存模量與耗損模量，因此如果需求僅為簡單的黏度測量那選擇黏度儀即可滿足需求。

• 黏度測試對溫度有多敏感？測試時需要搭配恆溫槽嗎？ 

在進行黏度實驗之前，我們必須認知到黏度並不像長度、硬度這樣具有固定的物理量——黏度為一變數，主要會因溫度和剪切速率有所改變，因此一般來說，黏度測量都會在固定上述二項參數其中之一的狀況下進行。在過程中，除了被固定的項目，會以另一項為變量對黏度作圖，或者是在已知應用場景的情況下計算對應的剪切速率去執行實驗，也因此溫度成為黏度測量的重要元素。

想得到穩定的黏度數據，便需要有溫定的溫控系統。然而，是否需要專業溫控設備，則取決於黏度儀本身是否具有溫控系統。若使用極傳統的毛細管黏度計進行測輛，則通常會需要一個外部循環水槽進行溫控輔助實驗的運作。

>> 延伸閱讀：如何挑選合適的溫控設備？ ​
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• 如何區分牛頓流體與非牛頓流體？測試方式有什麼不同？

牛頓流體與非牛頓流體兩者主要的區別在於，牛頓流體並不會因為剪切速率的變化而有黏度的變化，而非牛頓流體會。因此，對於前者來說，實驗只需要控制住溫度就可以得到穩定的結果，但後者如想得到穩定黏度數據，則剪切速率也必須要固定。
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• 黏度測試的常見誤差來源有哪些？怎麼避免？ 

誤差來源可以簡單拆分為兩部分——儀器與樣品。 首先，如果懷疑誤差來自於儀器，可以使用標準樣品，如矽油，對儀器進行驗證，如果測量值在驗證範圍內，則可以證明儀器的狀況沒有問題；相反地，多數情況誤差其實是來自於樣品自身。例如，當樣品本身含有顆粒時，轉子與載台的間隙設定便十分重要——一般來說，間隙必須大於樣品中顆粒最大值的10倍，以避免轉子運作過程中因為顆粒卡到間隙產生不穩定。此外，如果樣品本身具有揮發性，則隨著實驗進程，樣品可能因為揮發導致濃度提升，進而影響黏度結果，因此有些設備可以藉由搭配配件，例如密封上蓋等，避免樣品揮發過快。
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• 我能怎麼大概分辨自己的樣品適合用什麼樣的設備？ (毛細管黏度儀/流變儀/微量黏度分析儀)  

在這三者中，毛細管黏度計是相對簡單的設備。其測量的黏度值為表觀黏度，因此對於非牛頓流體來說，如果想要細緻地分析不同剪切速率下的黏度結果，或想要獲得流動曲線這樣的數據時，則會建議使用旋轉式黏度計。而如果需求更為進階，需要分析黏度以外的流變參數，則應使用如流變儀這樣的設備。針對樣品較為珍貴且容易揮發的樣品，則需要像微量黏度分析儀這樣較特別的設備，利用其微流道晶片的設計，可達到測量少至100微升的樣品，對於實驗具有很大的優勢。
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• 黏度數據能否幫助預測產品的穩定性或保存期限？ 

是的，黏度對分散體系樣品來說是評估其穩定性的重要指標。當樣品黏度過低，分散體中的顆粒可能具有較快的沉降行為，因此樣品在使用前可能就發生分層導致不均勻，從而影響使用時的狀況，因此我們可以透過黏度測量作為樣品保存期限訂立的基準之一。
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• 含有固體粒子的黏稠物體,可以使用 Rheosense 微量黏度儀測試黏度嗎?

可以，但需要非常謹慎。由於Rheosense 微量黏度儀使用微流道晶片的設計測試樣品，因此對應不同樣品中具有的顆粒大小，應該選擇對應寬度的微流道。

• 校驗黏度時,要在使用溫度下校驗嗎?  

一般來說，儀器校驗時使用的矽油會標註其在不同溫頓下的黏度測量值，因此實驗人員會以這些溫度條件執行實驗。

 

• 同一種溶液用不同的黏度儀量測 (例如：轉子式、落球氏、音叉式) 之間的誤差範圍大概是多少，或是有計算方式嗎？

此誤差值很難具體地量化。由於不同的黏度計原理不同的情況數據可能無法比較，像是毛細管黏度計測量的是表觀黏度，在無法控制剪切速率的情況下，自然會和旋轉式控制特定轉速下得到的黏度有比較上的差異。