润滑脂流变性研究
钙钠基润滑脂的流变学特性研究

钙钠基润滑脂的流变学特性研究摘要:钙钠基润滑脂是一种广泛应用于工业领域的润滑剂。
本研究旨在探究钙钠基润滑脂的流变学特性,通过测量其黏度、剪切应力和剪切速率之间的关系,以评估其在各种工况下的润滑性能。
实验结果发现钙钠基润滑脂的流变学特性受温度和剪切速率的影响较大,并且展现出非牛顿流体的特性。
本研究对于进一步了解和优化钙钠基润滑脂在实际工程应用中的性能具有重要意义。
关键词:钙钠基润滑脂、流变学特性、黏度、剪切应力、剪切速率、非牛顿流体引言:钙钠基润滑脂是一种广泛应用于机械设备的润滑剂。
其具备优异的抗氧化性、极压性和高低温性能,使得它在高速、高温和高压环境下能有效降低机械磨损和摩擦。
然而,钙钠基润滑脂的润滑性能与其流变学特性密切相关。
流变学是研究物质流动和变形行为的科学。
对润滑脂的流变学特性研究可以帮助我们了解其在不同工况下的流动和变形规律,为优化润滑脂的设计和使用提供依据。
因此,本研究旨在通过测量钙钠基润滑脂的流变学特性,深入了解其黏度、剪切应力和剪切速率之间的关系。
方法:1. 实验材料准备:选择商业供应的钙钠基润滑脂作为研究对象,并按照标准程序制备实验样品。
2. 测量黏度:采用旋转黏度计对各种温度和剪切速率下的钙钠基润滑脂进行黏度测量。
通过改变测量条件,得到黏度与温度、剪切速率之间的关系。
3. 计算剪切应力:通过应变速率控制流变仪,测量钙钠基润滑脂在不同剪切速率下的剪切应力。
记录剪切应力与剪切速率之间的关系。
4. 对比分析:将实验结果与其他类型的润滑脂的流变学特性进行对比,以评估钙钠基润滑脂的流变学特性在工程应用中的优劣。
结果与讨论:实验结果表明,钙钠基润滑脂的黏度随着温度的升高而下降。
这是由于在高温下,润滑脂分子的热运动增强,相互之间的作用力减弱,导致流动性增加。
此外,随着剪切速率的增加,黏度也会下降,表明钙钠基润滑脂在高剪切速率下具有较好的流动性。
剪切应力与剪切速率之间的关系显示出非线性特征,这表明钙钠基润滑脂不符合牛顿流体理论,而是表现出非牛顿流体的特性。
钙钠基润滑脂的流变性能研究

钙钠基润滑脂的流变性能研究概述:钙钠基润滑脂是一种采用钙钠皂作为基础油的润滑脂,在许多工业和机械领域具有广泛应用。
了解和研究钙钠基润滑脂的流变性能对于理解其润滑特性和优化应用具有重要意义。
本文将重点探讨钙钠基润滑脂的流变性能。
一、流变学基础流变学是研究物质变形和流动规律的学科,研究流体的变形与流动特性。
而润滑脂的特点就是在剪切力作用下能够形成一定的流动。
1.1 钙钠基润滑脂的组成钙钠基润滑脂主要由钙钠皂和基础油组成。
钙钠皂是由钙、钠的碱金属盐和脂肪酸形成的,这种结构可以提供润滑脂所需的黏滑性和抗磨削性能。
基础油则提供润滑脂的润滑和附着能力。
1.2 流变学参数流变学中,常用的参数有剪切应力、剪切速率和粘度。
剪切应力是流体在单位面积上的切应力,剪切速率是单位时间内物体发生变形的速率,而粘度则是描述流体内部阻力的属性。
这些参数对于理解润滑脂的流变性能至关重要。
二、钙钠基润滑脂的流变性能2.1 粘度与剪切速率关系粘度是描述润滑脂流动性的重要指标,它可以随着剪切速率的增加而不断变化。
在低剪切速率下,润滑脂通常呈现出较高的粘度,这是因为在静态条件下,润滑脂内部的油脂分子以胶体状聚集,黏性较高。
而当剪切速率增加时,油脂分子之间的相互作用减弱,导致粘度降低。
2.2 剪切稀化剪切稀化是指在剪切力作用下,润滑脂粘度降低的现象。
这是由于剪切力破坏了润滑脂内部的聚集结构,使油脂分子之间的相互作用减弱。
剪切稀化可以显著改善润滑脂的流动性,提高其润滑性能。
2.3 温度对流变性能的影响温度是影响润滑脂流变性能的另一个重要因素。
随着温度升高,润滑脂的粘度通常会呈现下降趋势。
这是因为温度的升高会增加润滑脂内部分子的热运动,使其相互作用减弱,从而降低粘度。
三、钙钠基润滑脂的应用钙钠基润滑脂在工业和机械领域有着广泛的应用。
其中一些主要应用包括:3.1 摩擦副润滑钙钠基润滑脂可以作为机械的摩擦副润滑剂,有效降低机械部件的摩擦和磨损,提高机械设备的使用寿命。
重载车辆润滑脂流变及润滑特性对比分析

重载车辆润滑脂流变及润滑特性对比分析于少华;郭小川;石俊峰;吴宝杰【摘要】The rheological and tribological properties of four kinds of heavy vehicle grease were studied, the influence of types and viscosity of base oil, types and contents of thickening agent and tackifier on the rheological properties of grease at different temperatures was analyzed; the tribological performance of four kinds of lubricating grease was determined by the rheometer, the change of friction coefficient of grease under different pressure and speed was investigated. The results showed that: in the rheological test, LX-4 and LX-2 grease showed excellent high temperature performance, which indicates that these two kinds of grease has the excellent performance including high temperature sealing performance and high temperature adhesion; LX-4 showed excellent lubricating properties under high and low temperature. In the tribological test, LX-2 grease exhibited a low friction coefficient, especially in the 50N high-pressure area, LX-2 entered more easily into the thin film lubrication area, lubricating film was formed more easily, the friction coefficient decreased rapidly.%考察了四种重载车辆润滑脂的流变学性能和摩擦学性能,分析了基础油的种类和粘度、稠化剂的种类和含量以及增粘剂等参数在不同温度下对润滑脂流变学性能的影响;使用流变仪的"三板球"测试组件对四种润滑脂摩擦学性能进行测试,考察不同压力和速度下润滑脂摩擦系数的变化情况.结果表明:在流变学测试中,LX-4和LX-2润滑脂表现出了较好的高温性能,说明这两种润滑脂在高温密封性能和高温粘附性上表现优异,其中LX-4在高低温范围都显示出优良的润滑性能.在摩擦学测试中,LX-2润滑脂表现出较低的摩擦系数,特别是在50 N高压区,LX-2表现出更容易进入薄膜润滑区,润滑膜形成更加容易,摩擦系数下降较快.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)011【总页数】6页(P2226-2230,2280)【关键词】地面装备;轮毂;圆锥滚子轴承;润滑脂;流变学;摩擦学【作者】于少华;郭小川;石俊峰;吴宝杰【作者单位】军委后勤部保障部驻天津石化代表室,天津300271;后勤工程学院,重庆401311;中石化润滑油天津分公司,天津301500;中石化润滑油天津分公司,天津301500【正文语种】中文【中图分类】TE626车辆是润滑脂的重要应用装备,据统计有超过三分之一的润滑脂是应用到车辆装备上。
润滑脂流变曲线

润滑脂流变曲线概述润滑脂是一种常用的润滑材料,广泛应用于各个行业中的摩擦表面之间,以减少摩擦、磨损和能量损失。
对于润滑脂的流变性质的研究,可以帮助我们更好地理解其在不同工况下的性能变化。
本文将从流变曲线的角度来探讨润滑脂的流变特性。
流变性质的意义润滑脂的流变性质是指其在外力作用下的形变能力和恢复能力。
研究润滑脂的流变性质,可以帮助我们了解其黏度随剪切速率、剪切应力的变化规律,从而更好地选择和应用润滑脂。
流变曲线的基本形态润滑脂的流变曲线通常呈现出一种典型的形态:剪切应力与剪切速率的关系为非线性的、S型曲线。
这是因为润滑脂的流变行为受到了其内部结构的影响。
流变曲线的分类根据润滑脂在剪切过程中的行为特点,可以将流变曲线分为以下几类:剪切稀化型剪切稀化型流变曲线的特点是,在剪切速率较低时,润滑脂的黏度较高,但随着剪切速率的增加,黏度逐渐下降。
这是因为在剪切过程中,润滑脂内部的结构发生了破坏,形成了一个分散的胶体体系。
剪切稀化-剪切增稠型剪切稀化-剪切增稠型流变曲线具有两个明显的转折点。
在低剪切速率下,润滑脂的黏度较高,随着剪切速率的增加,黏度逐渐下降,但当剪切速率进一步增加到一个临界值时,黏度开始增加,形成剪切增稠区。
剪切增稠型剪切增稠型流变曲线的特点是,在剪切速率较低时,润滑脂的黏度较低,但随着剪切速率的增加,黏度逐渐增加。
这是由于润滑脂内部的结构发生了重新排列,形成了一个更加有序的胶体体系。
剪切粘弹性型剪切粘弹性型流变曲线呈现出一种类似于固体材料的性质,具有剪切刚度,同时也具有一定的粘弹性。
这是因为润滑脂内部存在着一些具有弹性的结构元素,剪切时这些结构元素会发生形变。
影响流变曲线的因素润滑脂的流变曲线受到多种因素的影响,下面列举了几个主要的因素:1.温度:润滑脂的流变性质会随着温度的变化而发生改变。
一般情况下,润滑脂的黏度随着温度的升高而降低。
2.添加剂:润滑脂中的添加剂对流变性质的影响较大。
添加剂的种类、用量和性质都会对流变曲线产生影响。
低挥发润滑脂流变性能研究

油品与添加剂石 油 炼 制 与 化 工PETROLEUMPROCESSINGANDPETROCHEMICALS2020年9月 第51卷第9期 收稿日期:2020 03 12;修改稿收到日期:2020 06 20。
作者简介:何懿峰,博士,高级工程师,从事润滑油脂的研发工作。
通讯联系人:何懿峰,E mail:heyf.ripp@sinopec.com。
!"#$%&'()*+,何懿峰1,刘邦明2,陈晓伟1,尹开吉1,刘中其1,梁宇翔1(1.中国石化石油化工科学研究院,北京100083;2.空军后勤部军需能源质量监督站)摘 要:以自制多烷基环戊烷(MAC)为基础油、自制复合金属皂为稠化剂并加入多种自制添加剂制备了低挥发润滑脂,其各指标性能达到了国外同类产品水平,部分性能如饱和蒸气压等更优。
采用流变仪研究了不同温度下润滑脂的模量随剪切应变的变化关系、恒速剪切下表观黏度随温度的变化关系、高速剪切下黏度随时间的变化关系以及触变性等流变学性质,并与国外样品进行了比较。
通过扫描电镜(SEM)表征了剪切前后的稠化剂结构变化,分析了剪切机理。
结果显示,研制的MAC基低挥发润滑脂的流变性整体优于国外同类产品,有利于提高转速稳定度和使用寿命。
关键词:润滑脂 流变性 触变性 多烷基环戊烷空间装置由于所处的环境特殊,其运动部件的润滑多采用固体润滑。
固体润滑剂的优点是能有效解决高温、高负荷、超低温、超高真空、强辐射、强腐蚀性介质等特殊及苛刻环境工况条件下的摩擦、磨损和润滑防护等问题,其缺点是摩擦系数较大、会产生磨屑等污染摩擦表面、噪音和振动较大、自行修补性较差等。
在液体润滑中,即使润滑油膜破裂,只要润滑油流入破裂部位,润滑性能立即得到恢复,而固体润滑剂基本没有这种功能。
随着航天飞行器部件工作寿命越来越长、转速越来越高、负荷越来越大,对润滑的需求也越来越高,固体润滑剂已很难满足要求,迫切需要开发润滑性更好、能适用于空间环境的润滑油和润滑脂[1 2]。
润滑脂流变性研究

润滑脂流变性研究前言目前,润滑脂在各个领域中都得到广泛应用,与润滑油相比,润滑脂在对润滑部件的结构和维护方面有很多优点。
但是,由于粘弹性的关系,润滑脂的应用又有很多约束性。
例如,在汽车润滑中,润滑脂必须在很宽的温度范围内都具有优良的性能,如汽车厂家会要求润滑脂能够在-40℃时正常使用。
所以,急需一种仪器或方法能够测试很宽温度范围内的粘弹性。
本文介绍了一种能够控制温度的流变仪,并介绍了一些适当的测试方法,希望能够对这一领域的研究者提供参考。
样品说明本文中的样品是使用三种不同的矿物油基的润滑脂,在美国国家润滑脂协会分级标准中分别为:NLGI 0、1和2。
仪器和测试方法使用配有Peltier控温系统(P-PTD200/56+H-PTD200)的MCR301流变仪(如图1中所示),Peltier使用FP50-MW恒温循环器进行冷却,其温度设定为-20℃,测试夹具为PP25 (25mm平板),间隙为1mm,测试使用直接应变振荡模式(DSO)。
图1 MCR流变仪,配有带控温罩的Peltier系统使用附加的Peltier控温罩可以确保样品在整个温度范围内温度分布的均匀性,消除温度梯度,样品内部温度梯度是一个非常关键测试条件,温度梯度会导致错误的测试结果,而如果只用下板进行控温,那么将会形成较大的温度梯度。
在测试温度下设定零间隙,在25℃时装样;以10K/min的冷却速度降温到-40℃,冷却速度对样品在低温下的结构有非常重要的影响,因此可以通过改变降温速度测试不同条件对样品结构的影响。
达到-40℃以后,样品稳定10分钟,为了防止结冰,需要通入氮气。
以角频率10rad/s进行振荡应变扫描,应变范围0.001%至100%;用应变扫描可以研究粘弹性、确定表观屈服应力等。
测试结果图2中显示了三个样品在25℃时的应变扫描结果,为了显示优秀的重复性,每个样品用相同的条件测试了两次。
图中所示的储能模量G’代表了弹性部分,损耗模量G”代表了粘性部分。
常规工况下润滑脂热流变特性变化规律研究

观形貌 , 阐明润滑脂热 流变特性的变化机理 , 为根据润
滑脂热流变特性进行管路减阻提供理论基础 。
剂 ,润 滑脂 的热稳定性和机械稳 定性能够得到有 效的 改善 。李运康等 利州 超细有机膨 润土作 为添加 剂制 得 的高温润滑脂 . 滴点高于 2 0 0 , 具有 较高 的热稳 定 性。 由此 可见 , 探究 润滑脂热流变特性并提高 润滑脂的 高温性 能是一个』 、 ‘ 受关注 的问题 。稠度等级较高 的润 滑脂具有较 高的介质黏度 ,在 圆管中流动时表现 出较 高 的管路 阻力 ,通 过对润滑脂进行加热 可 以降低其 黏
l 实验 部 分
1 . 1 实验材料
润 滑脂 热 流变 测试 实 验过 程 中 , 选川 N L G I 3镡
基润 滑脂 作 为实 验材 料 ,样 品来 自I 1 j 石化 天津 润 滑
油分 公 司 。表 1给出 实验 材 料 的主要 组 成及 技 术
参数 。
表1 N L GI 3锂 基 润 滑 脂 的 主 要 组 成 及 技 术 参数
周 彬, 潘 家保 , 钱 明, 王幼民 : 常规 工况下润滑脂热流 变特性 变, f - L  ̄律 研究
・ 2 5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 . 2 测 试 方 法
2 . 2 热流 变 特 性 变 化
( 1 1 微观彤貌惮^ f , 制 箭及 表征
通 过润 滑脂 流 变特性 的频 率j - I 捕实 验 Ⅱ 丁 对 润滑 脂 皂纤 维缠 情 况进 行 弩察 , 探I j J J 流变 特性 随濉 的变化舰 . 2 . 给…_ r 小 同泓度 F 润滑脂 的频 ¨描 曲线 , 展, J :r 行温 度 F 润滑脂 的储 能模 和损 牦 恢 量随 椭频 率的 变化 变化 规律 l I 如 预期 , 整 个 率扫 描 1 I _ J 1 人 j 润滑脂损 耗模 城均小于其 储能模 也就足 说 , 陔温 度 范 内 , 润 ̄ … h l J J 5 t I j 高度 缠结 的 r 纤 维结构 可以 持着 固体特性 。 分析图 2可以僻…
润滑剂的流变特性研究与优化

润滑剂的流变特性研究与优化润滑剂是一种常见的工业材料,广泛应用于汽车、机械设备等领域。
它可以减少摩擦和磨损,提高机器的工作效率和使用寿命。
然而,润滑剂的质量和性能直接影响着机器的运行效果,因此研究和优化润滑剂的流变特性显得尤为重要。
流变特性是指润滑剂在受到外力作用下的变形行为和性质。
研究润滑剂的流变特性能够帮助我们了解其在实际工作过程中的表现,并优化其使用性能。
流变学是研究物质流动和形变特性的科学,通过研究润滑剂在力学、热学和化学等方面的反应,可以揭示其流变特性的内在机理。
在研究润滑剂的流变特性时,我们首先需要了解其黏度。
黏度是衡量润滑剂流动性的重要指标,它描述了润滑剂在外力作用下的抵抗程度。
黏度越高,润滑剂的流动越困难,摩擦和磨损也会增加。
因此,优化润滑剂的黏度对减少能量损失、延长机器寿命至关重要。
除了黏度,润滑剂的剪切变稀性也是了解其流变特性的重要参数。
剪切变稀性指的是润滑剂在经历剪切力作用下,其黏度随剪切速率的变化情况。
润滑剂的剪切变稀性常常表现为剪切变稀性指数,反映了润滑剂在剪切力下黏度变化的程度。
剪切变稀性的研究可以帮助我们选择最合适的润滑剂,在不同工况下保持恒定的黏度和流动性能。
此外,润滑剂的温度敏感性也是影响其流变特性的重要因素。
温度对润滑剂的黏度和剪切变稀性都有显著影响,温度升高会降低润滑剂的黏度,使其流动性更好。
因此,合理选择润滑剂的温度范围,以及调控润滑剂的温度敏感性,对于提高润滑剂的性能至关重要。
在研究和优化润滑剂的流变特性时,我们可以利用流变学的理论和实验方法。
例如,可以通过旋转黏度计测试润滑剂的黏度和剪切变稀性,通过控制温度和剪切速率,获取润滑剂在不同条件下的流变特性数据。
利用这些数据,我们可以建立润滑剂的流变模型,解释其流动和变形行为,为润滑剂的优化设计提供理论依据。
除了理论的研究方法,实验室中的测试也是了解润滑剂流变特性的重要手段。
通过改变润滑剂的成分、添加剂以及加工工艺,我们可以提高润滑剂的流变特性,使其更适应不同的工作条件。
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润滑脂流变性研究
前言
目前,润滑脂在各个领域中都得到广泛应用,与润滑油相比,润滑脂在对润滑部件的结构和维护方面有很多优点。
但是,由于粘弹性的关系,润滑脂的应用又有很多约束性。
例如,在汽车润滑中,润滑脂必须在很宽的温度范围内都具有优良的性能,如汽车厂家会要求润滑脂能够在-40℃时正常使用。
所以,急需一种仪器或方法能够测试很宽温度范围内的粘弹性。
本文介绍了一种能够控制温度的流变仪,并介绍了一些适当的测试方法,希望能够对这一领域的研究者提供参考。
样品说明
本文中的样品是使用三种不同的矿物油基的润滑脂,在美国国家润滑脂协会分级标准中分别为:NLGI 0、1和2。
仪器和测试方法
使用配有Peltier控温系统(P-PTD200/56+H-PTD200)的MCR301流变仪(如图1中所示),Peltier使用FP50-MW恒温循环器进行冷却,其温度设定为-20℃,测试夹具为PP25 (25mm平板),间隙为1mm,测试使用直接应变振荡模式(DSO)。
图1 MCR流变仪,配有带控温罩的Peltier系统
使用附加的Peltier控温罩可以确保样品在整个温度范围内温度分布的均匀性,消除温度梯度,样品内部温度梯度是一个非常关键测试条件,温度梯度会导致错误的测试结果,而如果只用下板进行控温,那么将会形成较大的温度梯度。
在测试温度下设定零间隙,在25℃时装样;以10K/min的冷却速度降温到-40℃,冷却速度对样品在低温下的结构有非常重要的影响,因此可以通过改变降温速度测试不同条件对样品结构的影响。
达到-40℃以后,样品稳定10分钟,为了防止结冰,需要通入氮气。
以角频率10rad/s进行振荡应变扫描,应变范围0.001%至100%;用应变扫描可以研究粘弹性、确定表观屈服应力等。
测试结果
图2中显示了三个样品在25℃时的应变扫描结果,为了显示优秀的重复性,每个样品用相同的条件测试了两次。
图中所示的储能模量G’代表了弹性部分,损耗模量G”代表了粘性部分。
图2 应变扫描γ = 0.001 % ~ 100 %
测试温度:25℃;每个样品测试两次,其中NLGI 0(蓝色)的值最低,
NLGI 1(红色)的值居中,NLGI 2(黑色)的值最高。
由图中可以看出,三个样品在小应变时G’都大于G”,表明样品具有更偏于固体的结构特征;与所预期的相同,NLGI 0、NLGI 1 和NLGI 2 三个样品的两个模量分别都依次增大。
图3中显示了三个样品在-40℃时的测试结果,同样每个样品也是测试了两次;从结果中可以看出,总体流变特征和样品的排列次序与25℃时相同,NLGI 0的模量最低,NLGI 2的模量最高。
然而,-40℃时模量的绝对值明显增大。
在这两个温度下,模量都是随应变的增大而减小。
通常我们把储能模量G’开始减小的点定义为线性粘弹区(LVE)的终点。
在线性粘弹区内,G’和G”可以表征出润滑脂的结构强度和粘稠度;有时损耗系数tanδ=G”/G’
可以作为性能描述的附加值,损耗系数小时表明样品脆性大,损耗系数大时表明样品更容易铺展。
越高NLGI的润滑脂,其G’更高,大多数情况下G”也更高,但损耗系数tanδ会减小。
线性粘弹区可以确定样品在内部结构被破坏之前所能承受的最大形变,其中,增稠剂是影响材料结构的主要因素。
线性粘弹区的极限越大,说明样品内部结构越稳定,能够承受更大的形变。
NLGI 级别越高润滑脂脆性越大,相应的线性粘弹区越小。
为了评价润滑脂在实际使用时的性能,观察在应力与模量的关系是非常有用的;把图2和图3中的数据显示为剪切应力为横坐标,再放到同一个图中显示出来,结果如图4所示。
为了使数据更清晰,每个样品只显示了一次测量的数据。
可以看出,25℃时每个样品模量开始降低时的应力值都小于-40℃时的应力值;在两个温度下,NLGI 0样品的应力值最低,NLGI2样品的应力值最高。
根据剪切应力,这个点就被认为是表观屈服点,在更高的剪切应力时,G’和G”的曲线出现了交点,在比交点更大的应变区内,粘性特征大于弹性特征,G”>G’,这表明样品成液态,表现出流动行为。
因此,这个交点又被称作流动点。
在流动点的应力值明显大于在线性粘弹区末端的应力值。
流变仪软件能够自动确定这两个点,屈服点和流动点。
在汽车中的实际使用时,在开始流动时的应力值是润滑脂一个非常重要的特性。
图4中,除了G’和G”曲线外,使用给定的分析方法,流动点(G’和G”交点)的应力值也被显示了出来。
在此结果中,流动点的应力值从NLGI 0在25℃时的120Pa到NLGI 2在-40℃时的9350Pa顺序排列。
图3 应变扫描γ = 0.001 % ~ 100 %
测试温度:-40℃;每个样品测试两次,其中NLGI 0(蓝色)的值最低,NLGI 1(红色)的值居中,NLGI 2(黑色)的值最高。
图4 应变扫描γ = 0.001 % ~ 100 %
测试温度:25℃(实心符号)和-40℃(空心符号);数据来源于图2和图3的剪切应力曲线,大的圆点标示出了三个样品在两个温度下的流动点。
结论
MCR301流变仪加上Peltier温度控制系统P-PTD200/56和控温罩H-PTD200是测试润滑脂性能的一个理想解决方案。
他能够研究润滑脂在很宽的温度范围内(-40 ~200℃)的粘弹性等流变性能,Peltier控温罩的使用确保了整个样品中的温度分布。
相对于使用液氮降温的系统,Peltier系统使用简单、价格低、运行成本小。
振荡幅度扫描测试非常使用于研究润滑脂粘弹性和稠度。
测试结果显示了非常优秀的重复性,在流动点的储能和损耗模量以及应力值等非常有价值的信息都可以得到。