保圣流变仪助力武汉轻工大学研究人员在国际期刊《Heliyon》上发表论文

上海保圣流变仪RH-20助力武汉轻工大学研究人员在国际期刊《Heliyon》上发表淀粉凝胶的论文

上海保圣流变仪RH-20助力武汉轻工大学机械工程学院宣肖团队近日在国际期刊《Heliyon》10 (2024) e24057上发表了题为“大米淀粉凝胶的制备及基于直写式三维打印的交联网络结构流变特性的研究"的论文。

支链淀粉和直链淀粉组分是大米淀粉颗粒中的天然聚合物，在特定条件下相互交织，形成具有孔交联网络的凝胶聚合，具有潜在的印刷性能。本研究提出了一种性能稳定的大米淀粉凝胶制备方案，并根据RVA试验分析了淀粉颗粒在制备过程中的相变机理，分为溶胀、反应、均化和自组四个阶段。用淀粉浓度效应测试了凝胶表面张力和接触角，建立了相关性，将分子间内聚力和交联网络之间的竞争结果重新影响到凝胶液滴宏观形态。利用扫描电镜揭示了不同淀粉分子组分比例的典型交联结构，为淀粉凝胶流变性能的变化提供了客观支持。结果表明，在浓度为12%时，凝胶内部形成交联网络，直链淀粉含量为4.475%的凝胶具有较好的印刷精度。凝胶剪切模量与直链淀粉比例呈正相关。20%以下的粳稻凝胶具有较高的粘度和内部交联网络断裂后的快速重组能力。最大动力粘度与淀粉浓度呈正相关。本研究旨在为深入分析大米淀粉材料在直写3D打印中的应用提供理论和实践支持。

图1  制备的大米淀粉凝胶样品

流变测量本研究使用旋转流变仪（RH-20；上海保圣实业发展有限公司）来表征所制备的大米淀粉凝胶的机械性能，包括刚性、稳定性和流动性。

在测试之前，使用直径为50mm的平行板。将淀粉凝胶以1mm的间隙放置在测试平台上。同时，在流动试验中，将剪切速率设定为0.1至100 s−1以获得稳定的剪切粘度，在振荡试验中，角频率设定为1.5至150 rad/s，恒定应变设定为5%。在测量过程中，记录了淀粉凝胶的动力粘度η和剪切模量G，分析了凝胶内物理交联网络的力学性能。

图2,3,4 剪切速率对不同淀粉浓度下三种凝胶动力粘度的影响：（A）粳稻凝胶、（B）糯性凝胶、（C）籼稻凝胶