고분자 용액, 생체유체, 콜로이드와 같은 복합 유체에서 미세유변학(microrheology)은 특히 시료 용적이 수 마이크로리터로 제한되는 경우 전단 및 신장(연신) 물성 평가에 핵심적인 역할을 한다. 전통적 방법은 흔히 각 물성에 대해 별도의 실험을 필요로 하며, 복잡한 셋업, 많은 시료 용적 또는 민감한 물질과 양립하기 어려운 거시적 조건을 수반하는 경우가 많다. 본 연구에서는 단 50 μl의 시료로도 미세 스케일의 구속된 유동 하에서 연신 점도, 비평형 계면장력, 유효 확산계수, 삼투압을 동시에 측정할 수 있는 미세유변학적 기법을 정립한다. 이 방법은 공기류(co-flowing)로 서로 잘 섞이는(bijectable) 외부 차폐 유체(sheath fluid)를 사용하여 마이크로채널 내에서 복합 유체로 이루어진 안정적이고 윤활된 점성 가닥(thread)을 형성한다. 중심 유동(core flow)을 정지하면 가닥은 차폐 유체로부터의 신장 응력 하에서 모세관 박리(capillary thinning)를 겪으며, 삼투에 의한 억제 작용이 날카로운 계면을 보존한다. 우리는 이 기법을 습식-모세관-박리(wet-capillary-thinning, WCT)라 명명하였다. 본 연구에서는 WCT를 수용액 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 용액의 폭넓은 조성(M¯w: 2 × 105–4 × 106 g/mol; 0.1–1.0 wt. %)에 대해 확장하여, 희석, 반희석, 그리고 얽힘(entangled) 용액 영역을 모두 아우르며 다용성을 입증하고 작동 프레임워크를 규정한다. 가닥의 대칭성을 향상시키기 위해 매끄러운 수렴-발산(converging–diverging) 채널을 설계하였으며, 안정적인 윤활 중심 유동이 검증되었다. 버킹엄 Pi 정리(Buckingham Pi theorem)를 사용하여 점도비(≤ 5.6), 페클레 수(Péclet, 104–105), 모세관 수(Capillary, 0.01–1), 탄성수(elasticity number, ≈ 58)와 같은 핵심 무차원 파라미터를 규명하였고, 이는 작동 한계를 규정한다. 또한 WCT로부터 삼투압을 추출하였으며, 이는 플로리–휴긴스(Flory–Huggins) 예측과 일치하여 방법의 열역학적 정확성을 지지한다. 이러한 결과는 WCT를 복합 유체의 저용적 연신 특성화를 위한 견고한 미세유변측정기(microrheometer)로 확립한다.
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