水(shui)凝(ning)(ning)膠(jiao)是(shi)一(yi)種由水(shui)和高分(fen)子物質交聯而成的(de)凝(ning)(ning)膠(jiao)材料，因(yin)(yin)其具有高吸(xi)水(shui)性(xing)(xing)(xing)、柔軟性(xing)(xing)(xing)、可塑性(xing)(xing)(xing)等特點，已(yi)廣泛應用于醫療、化妝(zhuang)品、石油等領域。水(shui)凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)性(xing)(xing)(xing)能受其流(liu)變學(xue)性(xing)(xing)(xing)質的(de)影(ying)響，因(yin)(yin)此對水(shui)凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)流(liu)變學(xue)性(xing)(xing)(xing)質進行研(yan)究和探索是(shi)十分(fen)必要的(de)。流(liu)變學(xue)是(shi)研(yan)究物質在(zai)外力作用下的(de)變形和流(liu)動(dong)規律的(de)學(xue)料。

使用(yong)上海保圣RH-30流變儀來表征水(shui)凝膠的流變學特性，在(zai)水(shui)凝膠研究領域中(zhong)，流變學的應用(yong)可(ke)以揭示(shi)水(shui)凝膠的變形(xing)特性、力(li)學性質(zhi)、穩(wen)定性等方面的信息，為其在(zai)生產、應用(yong)中(zhong)的改進(jin)和優化(hua)提供依據。以下將對(dui)水(shui)凝膠的流變學性質(zhi)進(jin)行系統介紹(shao)。

1.介觀結構的流變學性質

上海(hai)保(bao)圣RH-30流變(bian)儀可以(yi)測試不(bu)同(tong)(tong)結構的(de)水(shui)凝(ning)膠(jiao)在外力作用(yong)下的(de)變(bian)形(xing)行(xing)為(wei)有(you)(you)所不(bu)同(tong)(tong)。水(shui)凝(ning)膠(jiao)的(de)介觀結構決定了(le)其流變(bian)行(xing)為(wei)的(de)復雜性和(he)多樣(yang)性。常見的(de)介觀結構有(you)(you)網狀結構、交錯結構、球粒(li)結構等。

網(wang)狀結(jie)構(gou)是(shi)最(zui)常見的(de)水(shui)(shui)凝膠(jiao)(jiao)結(jie)構(gou)，在水(shui)(shui)凝膠(jiao)(jiao)中具有(you)顯著(zhu)的(de)自組裝特(te)性(xing)。網(wang)狀結(jie)構(gou)水(shui)(shui)凝膠(jiao)(jiao)在外(wai)力作(zuo)用(yong)下(xia)會發生分(fen)子(zi)(zi)間的(de)排列順序改變和分(fen)子(zi)(zi)間距離的(de)變化(hua)，從而引起其物(wu)理性(xing)質(zhi)的(de)改變。 當外(wai)力作(zuo)用(yong)較小時，網(wang)狀結(jie)構(gou)水(shui)(shui)凝膠(jiao)(jiao)表(biao)(biao)現(xian)出高彈性(xing)模量和高黏度，表(biao)(biao)現(xian)出固體(ti)的(de)特(te)性(xing)，當外(wai)力作(zuo)用(yong)較大時，水(shui)(shui)凝膠(jiao)(jiao)的(de)結(jie)構(gou)開始破(po)壞，表(biao)(biao)現(xian)出流體(ti)的(de)液態特(te)性(xing)。

交(jiao)錯結構(gou)水凝膠的(de)顆粒直徑常常在1-10以之間，其變形受其表(biao)(biao)面上交(jiao)錯結構(gou)的(de)影響。 當外力(li)作(zuo)用較小時，交(jiao)錯結構(gou)水凝膠表(biao)(biao)現出高彈性模量和高黏度，但當外力(li)作(zuo)用超過一(yi)定程(cheng)度時，交(jiao)錯結構(gou)開始破壞，表(biao)(biao)現出流(liu)體的(de)特(te)性。

球粒(li)結構水凝(ning)(ning)膠是由大量球形聚合物顆粒(li)構成的，其顆粒(li)的分散(san)截面間隔較(jiao)大。 當外(wai)力作用于其表(biao)(biao)面時，顆粒(li)間空隙的結構開始發生變(bian)化，并導致液態滲透。該(gai)類(lei)水凝(ning)(ning)膠的比表(biao)(biao)面積較(jiao)小，黏度較(jiao)低，更容易流動。

2.流(liu)變失穩現(xian)象

流變失穩是指在外(wai)力(li)的(de)作用(yong)下，初始穩定的(de)水(shui)凝膠突(tu)然出(chu)現(xian)不均勻(yun)的(de)分布和(he)流動。這(zhe)種現(xian)象通常(chang)在外(wai)力(li)的(de)作用(yong)下，水(shui)凝膠中的(de)一些(xie)區(qu)域受力(li)較大，而一些(xie)區(qu)域的(de)應力(li)較小，從而導致(zhi)局部(bu)結構(gou)的(de)破壞和(he)系(xi)統(tong)性質(zhi)的(de)轉(zhuan)變。

在水(shui)(shui)凝膠(jiao)中，流變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)失穩現象是(shi)由多(duo)種因素共同(tong)作用(yong)而產生的(de)。例如，外力(li)受(shou)力(li)方向的(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)化、介觀結構變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)化、顆(ke)粒結構改變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)等都(dou)可能導致水(shui)(shui)凝膠(jiao)的(de)流變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)失穩。處理流變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)失穩現象的(de)一個(ge)有效方法是(shi)監測(ce)水(shui)(shui)凝膠(jiao)在外力(li)作用(yong)下的(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形行為，并(bing)對(dui)其介觀結構變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)化進行分析。在防止水(shui)(shui)凝膠(jiao)失穩方面，減(jian)小外力(li)作用(yong)的(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)化，保持介觀結構的(de)穩定也是(shi)一種有效的(de)方法。