لیست اختراعات نصير دانشيار
اندازه گيري ويسكوزيته شيشه ها به صورت گسترده در تحقيق براي توسعه كاربرد شيشه ها و كنترل فرايندهاي توليد و طراحي مواد شيشه اي كاربرد دارد. استانداردASTM-C1351M جزييات روش اندازه گيري ويسكوزيته، دقت لازم وسايل اندازه گيري و حداكثر مقدار خطاي مجاز سيستم اندازه گيري را بيان مي كند.پروژه كلان طراحي و ساخت اين دستگاه از سال 1392 در دانشگاه صنعتي اصفهان شروع شده و در سال 93 به پايان رسيد . آمورف ماده اي است كه در آن اجزاي تشكيل دهنده ( اتم ها/ مولكول ها) بر خلاف مواد بلورين، نظم بلند دامنه نداشته و فقط نظم كوتاه برد دارند. در واقع همه ي مواد را مي توان با جلوگيري از تبلورشان بصورت آمورف درآورد، به اين صورت كه بايد سرعت سرمايش براي تبديل فاز مايع به جامد به قدري بالا باشد كه اتم ها فرصت حركت و چيده شدن به صورت بلوري در كنار يكديگر را نداشته باشند. از شيشه ها مي-توان به عنوان نمونه ي مناسبي در اين زمينه اشاره كرد. از ديگر ويژگي متمايز اين مواد نسبت به مواد كريستالي آن است كه در مواد كريستالي هنگام گرم كردن، جامد مستقيما به فاز مايع تبديل مي شود، اما در مواد آمورف، ابتدا جامد ترد تبديل به جامد نرم مي شود و سپس با ادامه ي گرمايش ذوب رخ مي دهد.دمايي كه در آن جامد ترد به نرم تبديل مي شود را دماي انتقال شيشه يا نقطه نرمي مي نامند. لازم به ذكر است كه تعيين نقطه نرمي اين گونه مواد نيز توسط استاندارد ASTM C338 ب براي بدست آوردن نقطه نرمي مواد مختلف شيشهاي ساخته شده است. طبق اين استاندارد، اگر يك فيبر شيشهاي داراي طول mm 235 و قطر 0/65 mm كه مقدار 100mm از قسمت بالاي آن در داخل كوره حرارت دهي، در معرض نرخ حرارت دهي 5+1˚c/s قرار گيرد، به دمايي كه در آن نرخ افزايش طول نمونه به مقدار 1mm/min ميرسد، دماي نقطه نرمي نمونه شيشهاي گفته ميشود. دقت شود كه نقطه نرمي ماده يك نقطه مهم از لحاظ دمايي است. به اين معني كه دمايي كه نرخ كرنش به مقدار بيان شده ميرسد مهم است، نه مقدار ويسكوزيته نمونه در نقطه دمايي مورد نظر. همان طور كه گفته شود شيشه نيز به عنوان يك نوع از مواد آمورف مي باشد كه براي اندازه گيري خواص آن از جمله ويسكوزيته آن، استاندارد هايي تعريف شده است كه يكي از معتبرترين آن استاندارد ASTM C1351M مي باشد. ويسكوزيته مواد شيشه اي يا همان آمورف ها وابسته به دماي ماده مي باشد. به همين دليل با استفاده از دستگاه هاي ويسكوزيته سنج سعي بر بدست آوردن نمودار مشخصه ويسكوزيته ماده در برابر دماي ماده مي باشد. با توجه به محدوده دمايي كه مواد شيشه اي در آن به كار برده مي شوند و همچنين حدود ويسكوزيته ماده، روش هاي مختلفي براي اندازه گيري ويسكوزيته پيشنهاد شده است كه در اين ميان دستگاه اندازه گيري ويسكوزيته صفحات موازي PPV به عنوان يك دستگاه اندازه گيري ويسكوزيته مواد شيشه اي بين حدود تقريبي 104pa.s تا 108pa.s ، طبق استاندارد ASTM-C1351M كاربرد دارد. اين دستگاه براي بدست آوردن نمودار ويسكوزيته در برابر دماي مواد شيشه اي در نواحي نزديك نقطه نرمي(Tg) شيشه به كار مي رود. پروسه ي اندازه گيري ويسكوزيته در دو شرايط دمايي، همدما و نرخ دما ثابت به گونه اي كه از 5˚c/min تجاوز نكند، قابل اندازهگيري است.در حالي كه نمونه بين دو صفحه موازي تحت بار اعمالي در داخل كوره قرار داده شده است، كوره نرخ مشخص دمايي را اعمال ميكند و زماني كه شرايط كوره به شرايط مطلوب رسيد، سنسور شروع به داده برداري در هر لحظه مي كند و مقدار تغيير ضخامت را اندازه گيري و گزارش ميدهد. ابعاد نمونه بايد با ميكرومتري با دقت 0/01mm اندازهگيري شود تا از موازي بودن صفحات موازي اطمينان حاصل شود. براي جلوگيري از تماس مستقيم ميله هاي اعمال بار و سيستم اندازه گيري با نمونه از صفحات پلاتينومي يا آلمينيوم با ضخامت در حدود 25µm استفاده ميشود. سنسور اندازه گيري ضخامت نمونه را در حالت مطلوب قرار داده و كوره را بالا برده و روشن مي كنيم. زماني كه شرايط به حالت مطلوب رسيد، شروع به داده برداري از وسيله اندازه گيري ضخامت و دماي كوره، با توجه به مدت زمان آزمايش مي كنيم، سپس داده ها وارد نرم افزار مربوطه شده و با توجه به نمودار هاي دريافتي و فرمول هاي مربوطه مقدار ويسكوزيته و الاستيسيته نمونه آزمايش مشخص مي شود. فرمول محاسبه ويسكوزيته در روش اندازهگيري ويسكوزيته با صفحات موازي به صورت زير است: رابطه(μ=2π (Mgh^5)/30v(dh/dt)(2πh^3+v)(1+αT) كه در آن : µ =ويسكوزيته (Pa.s) M =بار اعمال شده (g) g =شتاب جاذبه (980cm /s2) t =زمان (s) v =حجم نمونه (cm 3) h =ضخامت نمونه در هر لحظه (cm ) dh/dt=نرخ فشردگي (cm /s)\t α =ضريب افزايش طول حرارتي در دماي 25 درجه سانتيگراد (m/m/ºc) همانطور كه در فرمول نشان داده شده است مقدار ويسكوزيته به مقدار ضخامت و نرخ تغيير آن وابسته است. پس براي محاسبه دقيق مقدار ويسكوزيته نياز است كه سيستم اندزاه گيري بتواند با دقت بالايي ـ درحد دقت اندازهگيري سنسورـ داده هاي تغيير ضخامت نمونه را گزارش دهد.
موارد یافت شده: 1