熱機(jī)械分析儀原理概述

一、 核心工作原理

1. 施加載荷：將樣品放置在樣品臺(tái)上，一個(gè)探頭以恒定的、微小的力（通常在0.01-1N之間）接觸樣品。

2. 程序控溫：在惰性氣體保護(hù)下，按照預(yù)設(shè)的速率（如1-10℃/min）對(duì)樣品進(jìn)行加熱或冷卻。

3. 形變檢測：當(dāng)樣品因溫度變化而發(fā)生膨脹、收縮或軟化等形變時(shí)，探頭會(huì)隨之產(chǎn)生位移。

4. 信號(hào)轉(zhuǎn)換與采集：核心傳感器（通常是線性可變差動(dòng)變壓器，LVDT）會(huì)將探頭的機(jī)械位移精確地轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。儀器同時(shí)記錄溫度、時(shí)間和位移數(shù)據(jù)。

5. 數(shù)據(jù)分析：最終，這些數(shù)據(jù)被處理成一條“溫度-形變曲線"，通過分析這條曲線，可以得到材料的關(guān)鍵熱機(jī)械性能參數(shù)。

 二、主要測量模式

• 壓縮模式：主要用于塊狀、粒狀或圓片狀樣品，測量其厚度方向的膨脹或收縮。

• 拉伸模式：適用于薄膜或纖維，測量其長度方向的變化。

• 針入模式（穿透）：使用針狀探頭，用于測量材料的軟化點(diǎn)或表面硬度變化。

• 彎曲模式：用于測量條狀樣品在受熱時(shí)的彎曲形變。

 三、主要應(yīng)用參數(shù)

• 線膨脹系數(shù) (CTE)：表征材料在溫度變化時(shí)尺寸穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。

• 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (Tg)：非晶態(tài)聚合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的溫度點(diǎn)。TMA對(duì)某些難以用DSC（差示掃描量熱法）檢測的微弱轉(zhuǎn)變（如高度交聯(lián)的材料）更為靈敏。

• 軟化點(diǎn)與熔點(diǎn)：觀察材料在升溫過程中的軟化或熔融行為。

• 蠕變與應(yīng)力松弛：研究材料在恒定應(yīng)力或恒定應(yīng)變下的時(shí)間依賴性力學(xué)行為。