Reomikroskopi – reologi och mikrostruktur samtidigt

Kristallisation av polymerer och fett är komplext och svårtolkat, liksom processeffekter på sköra material. Tolkningen blir avsevärt enklare genom att mäta materialegenskaper samtidigt som strukturförändringar observeras – detta är reomikroskopi.

Genom att kombinera reometri och mikroskopi är det möjligt att bestämma mekanismerna som styr deformationsinducerad strukturnedbrytning (tixotropi) och bildning (reopexi), uppbrytning av droppar i emulsioner, partikelaggregering och -nedbrytning i dispersioner, smältning av fett och polymersystem och mycket mer. Sådana mekanismer styr texturuppbyggnad och -nedbrytning i livsmedelsapplikationer i industriella processer såväl som i munnen, bestämmer hållbarhet och taktil upplevelse av kosmetiska produkter, likaväl som att styra strukturuppbyggnad i konstruktionsmaterial såsom cement och betong, färger, tillsatser och fibermaterial.

Ett lasermikroskop är monterat under en glasplatta i en avancerad reometer. Provet man studerar läggs mellan glasplattan och en övre, temperaturkontrollerad platta och observeras underifrån genom glasplattan under det att provet skjuvas, komprimeras eller oscilleras. De två plattorna kan motrotera så att det bildas ett stillastående plan där man kan observera strukturen under skjuvning. Mikroskopet har polarisationsfilter och även filter för fluorescensmikroskopi. Reomikroskopet är en Modular Microscope Accessory från TA Instruments.

Nedanför kan du se exempel på olika tillämpningar av reomikroskopi.

När stärkelse värms i vatten sväller först stärkelsegranulerna. Vid fortsatt värmning och skjuvning tappar de sin kristallinitet och stärkelsen bildar en homogen gel.

När vi applicerar rakskum på huden värmer vi det samtidigt som vi skjuvar det under utstrykningen. Videon visar rakskummets mikrostruktur samtidigt med en mätning av hur konsistensen (viskositeten) ändras när temperaturen ökar från 20-40°C.

Cement behöver en viss kraft, flytspänning, för att börja flyta. Flytspänningen minskar med tiden efter att man mixat cementen.