熱設計|熱分析及測試方法

熱分析（TA）是指用熱力學引數或物理引數隨溫度變化的關係進行分析的方法。國際熱分析協會的定義為：“熱分析是測量在程式控制溫度下，物質的物理性質與溫度依賴關係的一類技術。“。熱分析方法主要有熱重分析法、差熱分析法、熱膨脹法、熱機械法及動態熱機械法。

熱重分析儀

熱重量分析，是在程式控制溫度下，測量物質的質量與溫度或時間的關係的方法。進行熱重量分析的儀器，稱為熱重儀，主要由三部分組成：溫度控制系統，檢測系統和記錄系統。熱重量分析的應用主要在金屬合金，地質，高分子材料研究，藥物研究等方面。下圖為頂部裝樣式的熱重分析儀結構示意圖。爐體（Furnace）為加熱體，在一定的溫度程式下運作，爐內可通以不同的動態氣氛（如N2、Ar、He等惰性保護氣氛，O2、air等氧化性氣氛及其他特殊氣氛等），或在真空或靜態氣氛下進行測試。在測試程序中樣品支架下部連線的高精度天平隨時感知到樣品當前的重量，並將資料傳送到計算機，由計算機畫出樣品重量對溫度/時間的曲線（TG曲線）。

差熱分析儀

物體在受熱或者冷卻的過程中，當試樣發生任何物理或化學變化時，都伴隨著焓的變化，因而產生熱效應，其表現為物質和參照環境之間有溫度差。差熱分析是是在程式控制下，測量物質和參比物的溫度差隨時間或溫度變化的一種技術。實驗過程中，處在加熱爐內的試樣和參比物在相同條件下，同時加熱或冷卻，爐溫控制由控溫熱電偶監控。試樣與參比物之間的溫差用對接的兩支熱電偶進行測定，熱電偶的兩個接點分別與盛放試樣和參比物的坩堝底部接觸。

熱膨脹儀

物體因溫度改變而發生的膨脹現象叫“熱膨脹”。熱膨脹與溫度、熱容、結合能以及熔點等物理效能有關。影響材料膨脹效能的主要因素為相變、材料成分與組織、各異性的影響。熱膨脹儀（DIL）在特定氣氛和程式控溫條件下，測量物質尺寸在可忽略負載下隨溫度變化而變化的過程。可測量固體、熔融金屬、粉末、塗料等各類樣品。 鐳射器射出的光線經分光鏡照射到樣品上表面，產生反射光，同時投射光照射到下表面也產生一束反射光，兩束反射光在光電探測器處發生干涉，反射光功率發生週期性變化，得到光功率隨材料溫度的變化曲線，透過計算得到熱膨脹係數。

熱機械儀

熱機械分析儀（ TMA）可以廣泛應用於塑膠聚合物、陶瓷、金屬、建築材料、耐火材料、複合材料等領域。該技術的基本原理是，在一定的載荷與溫度程式（升／降／恆溫及其組合）過程中， 測量樣品的形變。利用熱機械分析儀，可以研究材料的特性：線膨脹與收縮、玻璃化溫度、緻密化和燒結過程、熱處理工藝最佳化、軟化點檢測、相轉變過程、反應動力學研究。

動態熱機械儀

動態熱機械分析測量黏彈性材料的力學效能與時間、溫度或頻率的關係。樣品受週期性（正弦）變化的機械應力的作用和控制，發生形變。用於進行這種測量的儀器稱為動態熱機械分析儀。主要應用於玻璃化轉變和熔化測試，二級轉變的測試，頻率效應，轉變過程的最佳化，彈性體非線性特性的表徵，疲勞試驗，材料老化的表徵，浸漬實驗，長期蠕變預估等最佳的材料表徵方案。

公眾號：BB學長