ISO 3219-12021 流变学.第1部分旋转和振荡流变仪用词汇和符号标准立项发展报告

流变学第1部分：旋转和振荡流变仪用词汇和符号标准立项发展报告英文标题：StandardizationDevelopmentReport:Rheology—Part1:Vocabularyandsymbolsforrotationalandoscillatoryrheometry摘要流变学作为研究物质流动与变形规律的基础学科，在现代材料科学、化学工程、生物医药及食品加工等领域发挥着日益关键的作用。旋转和振荡流变仪作为流变学测量的核心仪器，其术语定义与符号体系的统一直接关系到测量结果的准确性、可比性与国际互认性。随着新型复杂流体材料的不断涌现和流变测量技术的快速演进，原有术语标准已难以满足当前科研与工业应用的需求。在此背景下，国际标准化组织（ISO）发布ISO3219-1:2021《流变学第1部分：旋转和振荡流变仪用词汇和符号》，对该领域核心术语和符号进行了系统性修订与补充，取代ISO3219:1993。本报告全面梳理该标准的技术内容、适用范围及修订背景，重点阐述其在仪器定义、测量模式分类、物理量符号体系等方面的标准化成果，分析其对流变学领域科研协作、质量控制和国际贸易的深远影响，并对标准与相关法规的衔接及未来发展方向提出展望。本报告的发布旨在为各相关方提供标准立项与实施参考，推动我国流变学测试技术标准化水平的持续提升。关键词：流变学；旋转流变仪；振荡流变仪；术语；符号；国际标准Keywords:Rheology;Rotationalrheometry;Oscillatoryrheometry;Vocabulary;Symbols;Internationalstandard1.引言流变学（Rheology）作为研究物质在外力作用下流动与变形规律的科学，自1929年由宾汉姆（E.C.Bingham）提出以来，已成为连接基础物理、化学与工程应用的重要桥梁。从高分子熔体、涂料、胶黏剂到食品、药品、化妆品和石油开采液，几乎一切具有复杂流动行为的材料都离不开流变学表征。在流变学测量体系中，旋转流变仪和振荡流变仪是最为关键的两类仪器，其能够在受控的剪切或振荡载荷下精确测定材料的黏度、模量、屈服应力等流变参数，为材料设计、工艺优化和产品质量控制提供核心数据支撑。然而，长期以来，流变学领域存在术语使用不统一、符号含义混淆的突出问题。不同实验室、不同仪器制造商甚至不同国家和地区对流变学基本概念的表达存在显著差异，例如对“剪切速率”“动力黏度”“复数黏度”等核心术语的定义和符号表示不尽一致，严重影响了测量数据的国际对比和科研成果的有效传播。此类问题在跨学科合作和国际贸易中尤为突出，亟需一部权威的国际术语标准予以规范和统一。在国际标准化组织（ISO）技术委员会ISO/TC61（塑料）的框架下，ISO3219-1:2021于2021年5月13日正式发布，由负责塑料领域标准化的ISO/TC61/SC5（物理化学性质分技术委员会）归口管理。该标准作为ISO3219系列标准的第一部分，集中界定了旋转和振荡流变仪相关的术语定义与符号体系，为整个流变学测量标准体系奠定了概念基础。本报告对该标准的技术内容、修订过程及实践应用进行全面介绍，以期帮助国内相关领域技术人员和管理人员深入理解标准内涵，有效指导流变学测试的规范化开展。2.标准概述与修订背景2.1标准基本信息ISO3219-1:2021的完整名称为《流变学第1部分：旋转和振荡流变仪用词汇和符号》（Rheology—Part1:Vocabularyandsymbolsforrotationalandoscillatoryrheometry），由国际标准化组织发布，现行状态为有效。标准原始版本的发布日期为1993年，当时的标准编号为ISO3219:1993。2021年的修订版将该标准拆分为系列标准，ISO3219-1:2021专注于术语和符号的界定，为后续的第2部分（旋转流变仪校准）、第3部分（振荡流变仪测量）等提供了统一的概念框架。该标准采用了国际通用的文档分发模式，通过受控的电子版PDF格式进行发布。2.2修订背景与驱动因素（1）流变学技术领域的迅猛发展近三十年来，流变学测试技术取得了长足进步。现代旋转流变仪已从早期的简单旋转黏度计发展为集应力/应变控制、温度扫描、频率扫描、时间扫描等多功能于一体的精密测量系统。振荡测量模式从最初的线性黏弹性测试拓展到非线性区域，大振幅振荡剪切（LAOS）等新方法日益受到重视。微流变学、界面流变学等新兴分支不断涌现，带来了大量新的专业术语和技术概念。1993年版标准中未涉及的诸多新术语亟待纳入标准体系。（2）跨学科应用的广泛拓展流变学已超越传统聚合物科学领域，在生物医学（如关节滑液、细胞悬浮液、生物水凝胶）、能源（如锂离子电池浆料、页岩气压裂液）、食品科学（如乳制品、面团的质构特性）等新兴应用领域得到迅速推广。更多来自不同学科背景的科研人员和工程技术人员进入流变学领域，术语的准确性和易理解性变得尤为重要。（3）计量溯源需求的日益迫切随着流变测量在产品质量控制和法规遵从中的作用不断强化，测量结果的可追溯性和不确定度评估受到空前重视。统一、无歧义的术语定义是实现计量校准、实验室间比对和能力验证的前提条件。ISO3219:1993在术语的准确性和体系性方面已呈现出不足，难以满足现代计量学对流变测量的严格要求。（4）国际标准协调一致化的内在要求在ISO3219系列标准修订过程中，ISO/TC61/SC5工作组需协调统一多个相关标准之间的术语定义。欧洲标准化委员会（CEN）的相关标准、ASTMD4093等美国标准以及DIN53018等德国国家标准，在流变学术语方面存在不同程度的差异。通过集中制定专门的术语标准，可有效促进各标准之间的协调一致。2.3标准结构与主要内容ISO3219-1:2021在结构编排上遵循ISO/IEC导则第2部分对术语标准的基本要求。标准正文共分为若干条款，按照逻辑层次系统规定了以下核心内容：测量原理的基本定义，包括剪切流动、剪切应力、剪切速率等基础概念；旋转流变仪相关的专用术语，涵盖同轴圆筒测量系统、锥-板测量系统、平行板测量系统等不同几何构型的定义和参数说明；振荡流变测量术语，包括动态模量、损耗角、复数黏度等在振荡载荷下的参数定义；测量模式和程序相关的术语，涵盖蠕变、应力松弛、触变性、屈服应力等现象的定义；以及统一规范的符号系统和单位体系。3.标准主要技术内容分析3.1基础流变学术语的规范定义ISO3219-1:2021首先对流变学测量的基础概念进行了精确界定。剪切应力（shearstress）被定义为单位面积上承受的切向力，符号记为τ，单位为帕斯卡（Pa）；剪切速率（shearrate）定义为流体中相邻流层间速度梯度的度量，符号表示为γ，单位为每秒（s⁻¹）。标准特别强调这两个基础量在旋转和振荡两种测量模式下具有不同的时间依赖性表达方式，为后续各测量模式下的参数定义奠定了严格的概念基础。3.2测量系统几何构型的术语体系标准针对旋转流变仪常用的三类测量几何构型制定了统一术语。同轴圆筒测量系统（concentriccylindermeasuringsystem）根据搜索杯与转子的相对运动关系分为搜索杯旋转型和转子旋转型两种模式，标准对两圆筒间隙中的流动状态、端面效应修正和内筒与外筒的半径比等关键参数给出了准确定义。锥-板测量系统（cone-platemeasuringsystem）的术语定义了锥角角度、截断间隙等关键参数的物理意义及其对测量精度的影响机理。平行板测量系统（parallel-platemeasuringsystem）的术语重点描述了板间距与板径之比对剪切速率均匀性的影响。对于每种几何构型，标准还定义了相应的仪器常数和修正系数符号，确保不同几何构型下的测量结果可进行有效的相互换算。3.3旋转测量模式的术语定义在稳态旋转测量模式下，标准对流体分类及相关参数进行了系统性定义。牛顿流体（Newtonianfluid）被定义为在给定温度和压力条件下剪切黏度为常数的流体；非牛顿流体（non-Newtonianfluid）则涵盖剪切变稀、剪切增稠、宾汉塑性体等各类复杂流动行为。标准对动力黏度（dynamicviscosity）、表观黏度（apparentviscosity）、屈服应力（yieldstress）等核心参数进行了明确定义，区分了“稳态剪切黏度”与“表观黏度”的概念差异。此外，标准还对触变性（thixotropy）和震凝性（rheopexy）等依赖于时间效应的现象给出了准确定义。3.4振荡测量模式的术语定义振荡流变测量所涉及的术语是ISO3219-1:2021修订时重点扩充的内容之一。标准定义了在正弦振荡剪切作用下材料的动态力学响应参数。储能模量（storagemodulus，G'）表征材料在振荡剪切中储存弹性能的能力，反映材料的弹性特征；损耗模量（lossmodulus，G''）表征材料的黏性耗散能力；损耗角正切（losstangent，tanδ）为G''与G'之比，定量衡量材料的阻尼特性。标准对复数模量（complexmodulus，G*）、复数黏度（complexviscosity，η*）等复合参数的数学定义和物理意义进行了精确界定。针对线性黏弹性区和非线性黏弹性区的边界判定，标准引入了应变扫描中线性区限度的定义，为LAOS测量领域的术语统一提供了基础性指导。3.5符号体系的统一规范ISO3219-1:2021构建了完整的符号体系。标准明确了每个物理量对应的推荐符号和单位，有效避免了一符多义或一义多符的混乱局面。例如，剪切应力统一用希腊字母τ（tau）表示，剪切速率统一用γ（gammawithdot，γ̇）表示，动力黏度用η（eta），储能模量用G'，损耗模量用G''，复数黏度用η*等。对于测量系统的几何参数，标准推荐了统一的符号定义。在单位使用方面，标准严格执行国际单位制（SI），并对黏度单位帕斯卡秒（Pa·s）与旧的厘泊（cP）单位之间的换算关系进行了说明，有助于新旧数据的有效衔接。4.标准修订的企事业单位ISO3219-1:2021国际标准的制修订工作由ISO/TC61/SC5塑料—物理化学性质分技术委员会负责组织。中国国内对应归口单位为全国塑料标准化技术委员会（SAC/TC15）下设的物理化学试验方法分会。多年来，中国在参与该标准修订工作中发挥了积极作用。其中，由中蓝晨光化工研究设计院有限公司牵头，联合中国计量科学研究院、四川大学高分子研究所、中国石化北京化工研究院等单位共同组成了国内对口工作组，全程跟踪并参与了ISO3219-1:2021的制修订过程。中蓝晨光化工研究设计院有限公司（以下简称“中蓝晨光”）是中国化工集团旗下专业从事化工新材料研究开发的国家级科研院所，长期承担全国塑料标准化技术委员会物理化学试验方法分会的秘书处工作。作为国内化工新材料及高分子材料测试领域的权威研究机构，中蓝晨光在流变学测试技术的标准化研究方面积累了逾四十年丰富经验。在ISO3219-1:2021修订期间，中蓝晨光组织国内相关领域专家开展多轮研讨，系统收集了中国流变学界对ISO3219:1993的使用反馈和修订建议，涉及振荡测量术语缺失、符号体系不完整、非牛顿流体定义模糊等多个关键议题。该机构组织国内专家翻译并审议了标准草案的各阶段文本，向ISO/TC61/SC5提交了中国意见和建议，部分建议被标准修订工作组采纳。在国内标准衔接方面，中蓝晨光积极推动将ISO3219-1:2021转化为我国国家标准的工作，确保国际标准与国内标准的协调一致性，为我国流变学领域科研和生产实践提供了与国际接轨的标准化支撑。5.标准实施的意义与应用前景5.1促进测量数据的国际互认与交流ISO3219-1:2021的实施有效消除了流变学领域术语使用方面的国际障碍。基于统一术语体系和符号系统，不同国家和地区的实验室测量数据将具有更高的可比性。在国际学术论文发表、跨国企业技术交流及国际合作研究项目中，研究人员无需再为术语差异所困扰，可直接引用ISO3219-1标准定义的规范术语和符号，从而大幅提升学术交流的效率和准确性。5.2支撑质量控制和质量保证体系的规范化对于涂料、油墨、胶黏剂、高分子材料、日用化学品、药品等众多行业而言，流变性能是产品质量的重要指标之一。ISO3219-1:2021通过提供统一的术语和符号基础，为产品质量标准、试验方法标准和产品认证体系的制定提供了关键概念支持，进而为供应商与用户之间的技术协议和质量判定提供共同语言。在质量管理体系（如ISO9001）框架下，企业可将ISO3219-1术语标准有效嵌入其检测和校准程序中，增强质量保证体系的严谨性和可追溯性。5.3引领流变学新技术方向的规范化发展随着人工智能辅助材料设计、高通量实验技术、微流控芯片流变测量等前沿方向的兴起，流变学领域将持续涌现新的概念。ISO3