Forskere udvikler en viskositetsmålingsteknik for både væsker og gasser

NIMS og Harvard University udviklede i fællesskab en teknik, der er i stand til at måle viskositeten af ​​både væsker og gasser ved hjælp af den samme enhed. Denne enhed kan bruges til at identificere ukendte væsker baseret på deres viskositeter og kan muligvis bruges til at analysere biologiske væsker (f.eks. åndedræt og blod) til sundhedsovervågning og lægeundersøgelser. Enheden kan også bruges til at undersøge de fysiske egenskaber og faseovergange af væske/gasblandinger i grundforskning.

Væsker varierer i viskositet, og vi ser forskellen i vores daglige liv. For eksempel, honning er meget tyktflydende, mens vand er mindre tyktflydende. Imidlertid, viskositet er ikke kun en karakteristisk egenskab for væsker; gasser har også viskositeter. Fordi enhver væske inklusive både væsker og gasser har sin iboende viskositet, teknikker til måling af dem er meget vigtige for det videnskabelige samfund og industrien. Forskellige typer viskosimetre er allerede tilgængelige kommercielt og bruges almindeligvis til måling af væsker, mens teknikker til måling af gasformig viskositet stadig undersøges. Derfor, ingen metode, der er i stand til at måle viskositeten af ​​både væsker og gasser - to fundamentalt forskellige væskefaser - er tilgængelig. Interessen er vokset i de senere år i forbindelse med udviklingen af ​​kompakte og enkle teknologier, der er i stand til at måle og identificere både væsker og gasser, herunder bærbare blodtryksmålere og bærbare lugtesensorer. Det er derfor ønskeligt at udvikle en ny viskositetsmålingsteknik, der er kompatibel med et bredere spektrum af væsker.

Dette forskerhold fremstillede for nylig en enhed fremstillet af et blødt materiale kaldet polydimethylsiloxan (PDMS) med et indre hulrum (mikrokanalen i figuren), hvori en væskeprøve kan injiceres. En kommercielt tilgængelig stamme blev indlejret lige over og på tværs af mikrokanalen. Når en injiceret væske passerer gennem mikrokanalen, den deformeres, og dermed opdages deformationen af ​​belastningsmåling. Teamet fandt ud af, at deformationens omfang korrelerer med viskositeten af ​​det injicerede væske for både væsker og gasser. Ved hjælp af dette korrelative forhold, denne enkle enhed er i stand til at måle viskositeten af ​​enhver væske i realtid med høj følsomhed.

I fremtidig forskning, vi planlægger at måle viskositeten af ​​forskellige biologiske væsker (f.eks. menneskelig ånde og andre biologiske gasser, spyt, urin og blod) for at vurdere denne enheds anvendelighed til analyse og identifikation. Vi forestiller os sundhedsovervågning og applikationer til medicinsk kontrol ved hjælp af denne enhed. Ud over, vi overvejer en grundforskningsprogram til denne enhed; det kunne bruges til at måle væskers viskositet, selv under faseovergang fra gas til væske og omvendt og viskositeten af ​​væske/gas to faser i forskellige former, såsom boblestrøm, slug strøm, ringformet strømning, og så videre.