La conception unique du viscosimètre intègre un dispositif photonique GaN à l’échelle d’une tranche avec une bande pliable

Les viscosimètres conventionnels reposent sur le flux capillaire et les boules de chute sont un moyen simple et efficace de mesurer la viscosité des liquides à grande échelle. Cependant, leur faible débit de mesure et le manque de capacités de surveillance en temps réel limitent leur champ d’application.

Par exemple, les instruments capillaires nécessitent des heures pour évaluer le débit de fluides très visqueux. Les viscosimètres rotatifs sont basés sur la mesure du couple nécessaire pour faire tourner une broche dans des échantillons de fluides. Il peut répondre à une large gamme de viscosités mais présente l’inconvénient d’être volumineux, coûteux et de nécessiter de grands volumes de fluide.

Des approches avancées, telles que des approches microfluidiques à base de gouttelettes avec des microcanaux, des résonateurs à microcanaux suspendus, des saillies vibrantes et des résonateurs piézoélectriques, ont été proposées pour améliorer la sensibilité à la viscosité du fluide dans des plages de viscosité spécifiques. Cependant, le développement de viscosimètres miniaturisés à faible coût capables de mesures en temps réel à grande échelle reste un défi.

Dans un nouvel article publié dans Faits saillants : fabrication de pointeUne équipe de scientifiques dirigée par le professeur Kwai Hee Lee de la Southern University of Science and Technology a développé une conception unique de viscosimètre qui intègre un dispositif optique GaN à l’échelle d’une tranche avec une bande pliable.

Parmi les méthodes possibles, la viscosimétrie basée sur la technologie des fibres optiques fait l’objet d’une attention croissante. Cela est dû aux avantages de la tête de détection avec une structure compacte, une réponse rapide et une immunité aux interférences électromagnétiques.

Des sondes à fibres optiques avec des structures modifiées, telles que des tubes capillaires creux, des sondes fluorescentes sensibles à la viscosité et des réseaux de fibres de longue durée, ont été démontrées. Leur mise en œuvre repose fortement sur l’assemblage de modules électroluminescents externes, de détecteurs et d’éléments optiques utilisés pour le couplage de la lumière.

Bien que les mesures sans contact basées sur des pincettes optiques et des sondes interférométriques permettent des mesures de viscosité précises avec une faible consommation d’échantillons, elles impliquent souvent des configurations de microscopie complexes et coûteuses. Les semi-conducteurs GaN et leurs alliages constituent une plate-forme idéale pour le développement de dispositifs électroluminescents en raison de leur efficacité élevée, de leur longue durée de vie et de leur stabilité physique élevée.

Récemment, d’autres dispositifs optiques, tels que des détecteurs et des guides d’ondes, ont été proposés pour une intégration sur la même plate-forme GaN. De plus, des applications telles que les communications en lumière visible sur puce ont été réalisées.

En résumé, un viscosimètre miniaturisé a été conçu en intégrant un dispositif optique GaN avec une barre pliable. Les paramètres opérationnels et structurels du viscosimètre, y compris la fréquence de vibration, la longueur et la profondeur d’immersion de la bande, ont été optimisés. Avec trois tranches d’épaisseurs différentes, le viscosimètre a montré une plage de viscosité extrêmement large de 10⁰– dix⁶ mPa s.

Outre la stabilité élevée sur 21 000 cycles, la capacité de distinguer les fluides de processus de viscosités différentes et de surveiller en temps réel l’élastomère sous les temps de durcissement a été démontrée. Cela prouve le potentiel du viscosimètre proposé pour l’analyse rapide de divers fluides dans des applications pratiques.