Physical material properties, such as elasticity, viscosity, or viscoelasticity, can be characterized by using rheometers or stick-type solenoid electromagnets. In this work, we developed a magnet measurement setup based on a Helmholtz arrangement of electromagnets. While applying homogeneous magnet fields to ferrofluid droplets inside a soft material of interest, the deformations of the ellipsoidal deformed droplets were measured. Kelvin-Voigt models and corresponding analytical descriptions were used to calculate the values of viscosity and Young’s modulus of materials under test. For calibration purposes of the developed setup, glycerin/water mixtures and methylcellulose/water solutions were characterized as viscous and polyacrylamide gels as elastic materials, respectively. In addition, the interfacial tensions were calculated with respect to the magnetic Bond number from the droplet deformations. For the first time, the transient rheological behavior of viscoelastic material was measured using the method of ferrofluid droplet deformation. When polyacrylamide gel with a shear modulus of 230 Pa was evacuated for less than 40 min during preparation, it showed a strong time-depending viscoelastic behavior several minutes after starting the measurements. Here, Young’s modulus increased up to the value of elastic behavior, whereas the values for viscosity decreased to a baseline. The developed setup can favorably be used in future applications to investigate local and also time-dependent rheological properties of soft materials.

物理材料特性，例如弹性、粘度或粘弹性，可以通过使用流变仪或棒型螺线管电磁铁来表征。在这项工作中，我们开发了一种基于亥姆霍兹电磁体排列的磁体测量装置。在对感兴趣的软材料内的铁磁流体液滴施加均匀磁场时，测量了椭圆形变形液滴的变形。Kelvin-Voigt 模型和相应的分析描述用于计算被测材料的粘度和杨氏模量值。出于所开发设置的校准目的，甘油/水混合物和甲基纤维素/水溶液分别被表征为粘性和聚丙烯酰胺凝胶作为弹性材料。此外，界面张力是根据液滴变形的磁键数计算的。首次使用铁磁流体液滴变形的方法测量粘弹性材料的瞬态流变行为。当剪切模量为 230 Pa 的聚丙烯酰胺凝胶在制备过程中抽空不到 40 分钟时，在开始测量几分钟后，它表现出强烈的时间依赖性粘弹性行为。在这里，杨氏模量增加到弹性行为的值，而粘度值降低到基线。所开发的装置可以有利地用于未来的应用，以研究软材料的局部和时间相关的流变特性。采用铁磁流体液滴变形的方法测量粘弹性材料的瞬态流变行为。当剪切模量为 230 Pa 的聚丙烯酰胺凝胶在制备过程中抽空不到 40 分钟时，在开始测量几分钟后，它表现出强烈的时间依赖性粘弹性行为。在这里，杨氏模量增加到弹性行为的值，而粘度值降低到基线。所开发的装置可以有利地用于未来的应用，以研究软材料的局部和时间相关的流变特性。采用铁磁流体液滴变形的方法测量粘弹性材料的瞬态流变行为。当剪切模量为 230 Pa 的聚丙烯酰胺凝胶在制备过程中抽空不到 40 分钟时，在开始测量几分钟后，它表现出强烈的时间依赖性粘弹性行为。在这里，杨氏模量增加到弹性行为的值，而粘度值降低到基线。所开发的装置可以有利地用于未来的应用，以研究软材料的局部和时间相关的流变特性。在开始测量几分钟后，它表现出强烈的时间依赖性粘弹性行为。在这里，杨氏模量增加到弹性行为的值，而粘度值降低到基线。所开发的装置可以有利地用于未来的应用，以研究软材料的局部和时间相关的流变特性。在开始测量几分钟后，它表现出强烈的时间依赖性粘弹性行为。在这里，杨氏模量增加到弹性行为的值，而粘度值降低到基线。所开发的装置可以有利地用于未来的应用，以研究软材料的局部和时间相关的流变特性。