粘性流体的超宽测量来自可弯曲条带的芯片级设备
传统的粘度计依靠毛细管流动，落球是测量大范围流体粘度的简单而有效的手段。然而，它们的低测量吞吐量和缺乏实时监控能力限制了它们的应用范围。例如，毛细管仪器需要数小时来评估高粘度流体的流动。旋转粘度计基于测量在样品流体中旋转转子所需的扭矩。它们可以响应各种粘度，但存在体积大、价格昂贵和需要大量流体的缺点。
已经提出先进的方法，例如具有微通道的基于液滴的微流体方法、悬浮微通道谐振器、振动悬臂梁和压电谐振器，以提高对特定粘度范围内流体粘度的敏感性。然而，开发能够进行大范围实时测量的微型、低成本粘度计仍然具有挑战性。
在Light: Advanced Manufacturing上发表的一篇新论文中，由南方科技大学 Kwai Hei Li 教授领导的科学家团队开发了一种独特的粘度计设计，该设计将芯片级 GaN 光学器件与可弯曲条带集成在一起。
在可能的方法中，基于光纤技术的粘度测定越来越受到关注。这是因为传感头具有结构紧凑、响应速度快、抗电磁干扰等优点。已经证明了具有改进结构的光纤探测，例如中空毛细管、粘度敏感荧光探针和长周期光纤光栅。它们的实施在很大程度上依赖于组装外部发光和检测单元以及用于光耦合的光学元件。
尽管基于光镊和干涉式探头的非接触式测量能够以低样品消耗进行精确的粘度测量，但它们通常涉及复杂且昂贵的显微设置。GaN 半导体及其合金因其高效率、长寿命和高物理稳定性而被认为是开发发光器件的理想平台。最近，已提议将其他光学器件(例如检测器和波导)集成到同一 GaN 平台上。此外，还实现了片上可见光通信等应用。
综上所述，通过将 GaN 光学器件与可弯曲条集成在一起，设计了一种微型粘度计。优化了粘度计的工作和结构参数，包括振动频率、长度和试条浸入深度。粘度计具有三个不同厚度的条带，显示出 10 0 –10 6 mPa∙s的极宽粘度范围。除了超过 21,000 次循环的高度稳定性外，还展示了区分不同粘度的实际流体的能力以及在固化时间内实时监测弹性体的能力。它证明了所提出的粘度计在实际应用中快速分析各种流体的潜力。
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