界面流變學
界面是兩個互不相溶相之間的接觸區域（例如水/油界面）。 界面流變系統 (IRS) 用於量測兩種液體之間，或液體與氣體（如空氣）之間界面層的流變特性。 它可用於研究不同界面活性劑對界面層穩定性的影響（例如用於乳液或泡沫的配方設計，或評估液滴穩定性），並支援對極為脆弱的界面結構進行流變量測。
背景
IRS 與 MCR 流變儀搭配使用時，可對液/氣與液/液界面上的膜層進行二維流變量測。
在這類測量中，剪切應力以界面剪切應力 τs 表示，其單位為 [τs] = Pa·m。 黏度則以界面剪切黏度 ηs 表示，與界面剪切應力的關係式為：τs = ηs · γ。 界面剪切黏度的單位為 [ηs] = Pa·s·m = N·s/m，也可用表面泊表示。
專用測量系統設置於界面處，用於量測吸附膜或鋪展膜（例如由蛋白質或界面活性劑形成的膜層）。
界面流變學中主要使用兩種測量幾何：
- 雙錐幾何
- 適用於液/液（水/油）及水/氣（空氣）界面量測
- 具明確界定的剪切場
- 適用於高黏度量測
- 雙壁環（DWR）
- 可量測液/氣（空氣）界面；亦可量測液/液（水/油）界面，但存在一定限制
- 具明確界定的剪切場
- 受亞相影響較小（Boussinesq 數較高）
請注意：只有界面上存在薄膜時，進行界面剪切流變量測才有意義。 界面膜通常有兩種製備方式：鋪展或吸附。
鋪展膜（主要適用於低分子量界面活性劑）可按以下步驟製備：
- 將界面活性劑溶解於鋪展用溶劑中（例如己烷、乙醇或氯仿）
- 使用微量注射器將其直接滴加到水面，使其鋪展
- 待溶劑完全揮發
- 再於界面活性劑膜上方緩慢加入油相
吸附膜（例如蛋白質界面層）是由體相中的分子吸附至界面而形成。 可按以下方式製備：
- 將蛋白質溶解於蒸餾水中
- 將油相輕輕倒在蛋白質水溶液表面
由 MCR 與雙錐或 DWR 測量幾何組成的 IRS，可對極為脆弱的界面結構進行界面流變量測。 此外，使用雙錐測量幾何時，也可量測較高的界面黏度。
原始資料可透過常用的標準流變測試取得，並據此計算界面性質。 在後處理中，流體動力學流場分析可扣除體相與上覆相的影響，並計算所測界面層對應的界面性質。 可在旋轉與振盪模式下量測，例如針對界面層進行流動曲線與潛變測試，或在成膜過程中進行振盪測試。
溫度由 Peltier 元件控制，範圍為 5 °C 至 70 °C；MCR 流變儀空氣軸承內建的專利法向力感測器，可精準定位任何用於界面量測的測量幾何。
典型界面流變測試包括：
典型應用：
- 食品：乳化液與泡沫
- 消費性產品：乳液、泡沫與界面活性劑
- 製藥：包封與藥物釋放
- 石油產業相關產品：界面活性劑、減阻劑與油水系統
- Langmuir 單分子層：水-空氣界面薄膜
量測範例
下圖示出一項具代表性的量測，用於研究咖啡油脂泡沫的界面流變特性。 圖中顯示同一咖啡樣品在三種不同濃度下的薄膜形成過程。 在固定應變與頻率條件下進行量測時，可追蹤液/氣界面上表面活性成分的吸附，以及網狀結構的形成。 在較高濃度下，薄膜會在更短時間內呈現彈性。 在最低濃度下，模數會在較長時間內持續上升，且至實驗結束時仍未達到平台值。 這表示咖啡粉濃度越高，薄膜形成速率越快。
