ARES G2是用于材料研發(fā)最為高端的流變儀。ARESG2是唯一商業(yè)化的直接應(yīng)變控制型流變儀,擁有分離式形變驅(qū)動(dòng)電機(jī)和扭矩/力平衡傳感器,能獨(dú)立精確量測(cè)應(yīng)力和法向力,正因?yàn)榕c其他流變儀相比ARESG2測(cè)量更精確性才被流變學(xué)界公認(rèn)為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
流變學(xué)是研究流動(dòng)和變形的科學(xué),變形和流動(dòng)是外力作用于物質(zhì)的結(jié)果,這里,變形和流動(dòng)分別使用應(yīng)變和應(yīng)變速率來(lái)表述,而力用應(yīng)力表述,因此,流變學(xué)也可以說(shuō)是研究應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系的學(xué)科。
流變儀通過(guò)特定的夾具驅(qū)動(dòng)樣品在程控環(huán)境中變形,在很寬的范圍內(nèi)精確施加/量測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變和應(yīng)變速率。
材料對(duì)應(yīng)力和應(yīng)變的響應(yīng)可以從純黏性到純彈性甚至是二者的耦合,即黏彈性。材料的這些行為可以量化為模量和黏度等。

ARES G2平臺(tái)無(wú)可比擬的特色如下:
無(wú)與倫比的數(shù)據(jù)精確性
無(wú)可匹敵的應(yīng)變控制和新穎應(yīng)力控制
全面整合快速數(shù)據(jù)采集模塊
控制電路采用分離式設(shè)計(jì)
新型智能識(shí)別環(huán)境系統(tǒng)
專(zhuān)利主動(dòng)控溫技術(shù)
功能強(qiáng)大的TRIOS控制分析軟件
超前的大振幅振蕩(LAOS)和傅立葉變換(FT)分析模塊
前瞻性的正交疊加(OSP)和二維小振幅振蕩(2D-SAOS)模式
新穎的動(dòng)態(tài)力學(xué)分析模式允許執(zhí)行固體拉伸、壓縮和彎曲測(cè)試
1.只有ARES-G2能獨(dú)立量測(cè)應(yīng)力和應(yīng)變
精確的力學(xué)測(cè)量基于控制變量(刺激)和量測(cè)變量(響應(yīng))。這些關(guān)鍵物理量的獨(dú)立量測(cè)可以在最大程度上保證測(cè)量的精確性。此外,任務(wù)的每個(gè)分析要素都應(yīng)該根據(jù)其自身的作用進(jìn)行優(yōu)化。以模量測(cè)量為例,應(yīng)變的施加和應(yīng)力的測(cè)量應(yīng)該分開(kāi)進(jìn)行;或者以黏度測(cè)量為例,應(yīng)變速率的施加和應(yīng)力的測(cè)量不應(yīng)該糾纏在一起。TA儀器的ARES-G2正是基于這種方式,從而可以在很寬的應(yīng)力、應(yīng)變和頻率范圍內(nèi)確保測(cè)量結(jié)構(gòu)不包含儀器因素。
2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)
ARES-G2直驅(qū)電機(jī)經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以再很寬的角位移和速率范圍內(nèi)輸出 精確的運(yùn)動(dòng)控制。其關(guān)鍵組件包括剛性軸承系統(tǒng)、高達(dá)800 mN.m的無(wú)摩擦無(wú)刷直流電機(jī)、專(zhuān)有非接觸溫度測(cè)量和高位移分辨光學(xué)編碼器。獨(dú)到的設(shè)計(jì)確保樣品精確變形,ARES-G2驅(qū)動(dòng)電機(jī)高扭矩為高剛性材料的大形變測(cè)試提供了刪除/廣泛可能;堅(jiān)固的軸向止推和徑向支承軸承確保驅(qū)動(dòng)電機(jī)在測(cè)試過(guò)程中能夠刪除保證轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)軸向和徑向偏移,可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的切向和法向量測(cè)。
3.法向力平衡傳感器(FRT)
刪除的法向力測(cè)量源于ARES-G2力平衡傳感器(FRT),其主要部件是維持軸向零位置的回饋伺服電機(jī),可以執(zhí)行 精確和 快速的法向力測(cè)量且不包含系統(tǒng)柔量因素。
4.扭矩平衡傳感器 (TRT)
ARES-G2扭矩平衡傳感器(TRT)測(cè)量樣品應(yīng)力,其傳感器的工作原理是根據(jù)伺服電機(jī)維持機(jī)頭零位置所需電流大小測(cè)量切向扭矩。這種準(zhǔn)無(wú)限剛性的傳感器特色是扭矩量程寬達(dá)5,000,000:1、堅(jiān)固耐用的空氣軸承、高分辨電容式角度感應(yīng)器(專(zhuān)有號(hào) 和 )和新型非接觸上部溫度感應(yīng)器(專(zhuān)有號(hào) )。
完全獨(dú)立的扭矩測(cè)量不需要做任何電機(jī)系統(tǒng)慣量和軸承摩擦校正,這就意味著ARES-G2可以實(shí)現(xiàn) 純粹的樣品應(yīng)力直接量測(cè)且高頻振蕩沒(méi)有系統(tǒng)噪音。
5.主動(dòng)溫度控制 (ATC)
ARES-G2采用專(zhuān)有非接觸溫度傳感器量測(cè)和控制溫度(專(zhuān)有號(hào) )。鉑金熱敏電阻(PRTs)直接與電機(jī)和傳感器軸桿相連,而熱敏電阻與上下夾具中心緊密接觸。位于電機(jī)和傳感器中心的電路首先讀取熱敏電阻溫度信號(hào),然后通過(guò)非接觸機(jī)制(無(wú)線)傳遞到控制電路并接受回饋。由于上下夾具均能直接量測(cè)溫度并進(jìn)行回饋,上下夾具間不存在溫度梯度,因此,不需要進(jìn)行復(fù)雜的溫度校準(zhǔn)和偏移設(shè)置就可以精確量測(cè)和控制樣品溫度。
以下例子可以展示這種新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。瀝青樣品在25℃恒溫5分鐘然后階躍升溫到85℃進(jìn)行振蕩時(shí)間掃描,跟蹤體系復(fù)數(shù)黏度的變化。一種情況下保證上下兩個(gè)熱敏電阻與夾具直接接觸使用ATC技術(shù),而另外一種情況是熱敏電阻只是靠近夾具但不直接接觸即不使用ATC技術(shù)。在第二種情況下,雖然表面看溫度很快達(dá)到了85℃,但復(fù)數(shù)黏度在達(dá)到平衡之前并沒(méi)有跟上溫度變化,這表明真實(shí)的樣品溫度與表面觀測(cè)的溫度有一定的梯度。在使用ATC的情況下,量測(cè)的溫度為真實(shí)樣品溫度,這一點(diǎn)可以從復(fù)數(shù)黏度與其同步變化加以證實(shí)。也就是說(shuō),只有在使用ATC技術(shù)的情況下,控制/量測(cè)的才是樣品溫度。
6.觸摸屏和觸按板
ARES-G2測(cè)試機(jī)臺(tái)前端安裝有彩色觸摸屏界面,用戶(hù)只需通過(guò)輕輕觸摸即可直接在測(cè)試機(jī)臺(tái)上設(shè)置溫度、設(shè)定間隙等,這使得“簡(jiǎn)便操作”達(dá)到全新高度。屏幕上還可實(shí)時(shí)顯示儀器測(cè)試(扭矩、法向力、樣品溫度等)以及儀器狀態(tài)等系統(tǒng)信息。通過(guò)位于測(cè)試機(jī)臺(tái)下部的按鍵面板,用戶(hù)可以方便地改變機(jī)頭位置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)狀態(tài)等。
7.框架、垂直移動(dòng)和準(zhǔn)直
ARES-G2的框架采用高剛性和低柔量(0.1 μm/N)材質(zhì)從而可實(shí)現(xiàn)垂直移動(dòng)的高精確性,以確保夾具位置準(zhǔn)確控制和同心對(duì)齊。
框架部件采用延性鑄鐵整體澆鑄,強(qiáng)度高,從而可保證高頻測(cè)試下優(yōu)異阻尼性能和寬溫度范圍內(nèi)的尺寸穩(wěn)定性。
傳感器由兩個(gè)硬質(zhì)鋼十字滑板完全剛性地固定在框架上,從而確保其在測(cè)試過(guò)程中不出現(xiàn)任何便宜。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)能確保機(jī)頭平滑地垂直移動(dòng)且保持高同心度、平行度,這對(duì)夾具間隙的精確控制來(lái)說(shuō)是十分重要的。
傳感器頭垂直定位通過(guò)精密絲桿實(shí)現(xiàn),該絲桿通過(guò)剛性的預(yù)載荷雙向軸承連接在微步電機(jī)上,可以有效防止回沖。
線性光學(xué)編碼器直接安裝在固定框架和移動(dòng)支架之間,不依賴(lài)于導(dǎo)軌螺桿的位移,確保精準(zhǔn)定位,精度可以達(dá)到0.1μm。
8.雙頭流量測(cè)試的新高度
TA儀器將ARES-G2流變測(cè)試擴(kuò)展到了刪除的新高度。ARES-G2能夠在圓周方向和軸向兩個(gè)方向同時(shí)施加變形,這極大擴(kuò)展了探索復(fù)雜流體非線性和各向異性行為的能力。該技術(shù)的原理是利用ARES-G2的力平衡傳感器(FRT)施加正交于圓周方向的軸向振蕩。
特色和優(yōu)勢(shì)
ARES-G2獨(dú)有
特殊雙臂同心圓筒
可執(zhí)行正交疊加測(cè)試和二維振蕩測(cè)試TRIOS直接操控
可同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向
使用高級(jí)Peltier系統(tǒng)控溫
9.正交疊加(OSP):非線性粘彈性的全新測(cè)試
正交重疊提供額外的強(qiáng)大方法來(lái)探測(cè)非線性粘彈性。角方向的穩(wěn)定剪切形變與 ARES-G2 FRT 在軸向施加的振蕩形變相關(guān)。測(cè)量了流動(dòng)方向的穩(wěn)態(tài)性能和正交于流動(dòng)的動(dòng)態(tài)性能。流動(dòng)得到適當(dāng)控制,從而輕松解讀粘彈響應(yīng)。
10.二維小振幅振蕩剪切(2D-SAOS):各向異性的選擇性探測(cè)
二維小振幅振蕩剪切可以按方向選擇性測(cè)量。這對(duì)于了解復(fù)雜流體的各向異性非常有價(jià)值。圓周方向和軸向振蕩剪切同步在各自方向獨(dú)立進(jìn)行,比單一方向振蕩更能提供完整的各向異性信息。

工業(yè)相關(guān)的絕大部分材料均表現(xiàn)出復(fù)雜的流變行為,這些特殊行為決定著材料的加工性能和使用性能。這意味著流變測(cè)量對(duì)于很多工業(yè)材料都至關(guān)重要,例如航空航天、瀝青、汽車(chē)、陶瓷、彈性體、電子、食品、日化、生物醫(yī)療、油漆和涂料、油墨、石油產(chǎn)品、藥物等。流變儀可以用作測(cè)量并了解流變性能對(duì)工業(yè)產(chǎn)品各個(gè)階段的影響。
配方:根據(jù)化學(xué)、組成和相形態(tài)結(jié)構(gòu)測(cè)量和設(shè)計(jì)配方。根據(jù)流變性能研究現(xiàn)有材料和優(yōu)化配方。
加工:優(yōu)選配方和加工工藝以便在不犧牲預(yù)期性能的前提下盡可能節(jié)省時(shí)間和能耗。
使用性能評(píng)估:根據(jù)材料在已知條件下的性能預(yù)測(cè)和評(píng)估其在真是使用環(huán)境中的實(shí)際性能。
客戶(hù)驗(yàn)收:量化客戶(hù)關(guān)于連續(xù)性、質(zhì)感、口感、可使用性、鋪展性、流動(dòng)性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性等性能的可驗(yàn)收指標(biāo)。




