Dynamické Mechanické Analýzy nebo DMA pro krátké, je velmi univerzální a flexibilní analytická technika pro měření fyzikálních vlastností (včetně: storage modulus, teplota skelného přechodu, atd..) z řady materiálů. I když počáteční pokusy provádět tento typ testování začalo na počátku 20. století, komerční stroje nebyly k dispozici až do roku 1950, a tyto byly velmi omezené v tom, co by mohli udělat. Teprve v 80. letech, kdy byla výpočetní síla počítačů kombinována s mechanikou DMA, získala tato technika širší přitažlivost mezi vědci. Během této doby se mnohé komerční nástroje dodavatelé začali prodávat DMA stroje a dal technika různými názvy, z nichž některé jsou ještě v použití dnes jako jako dynamickou mechanickou termální analýzu (DMTA), dynamické mechanické spektroskopie nebo dynamické termomechanické analýzy.
Jako technika vyvinula více a více funkcí, byly přidány, jako je schopnost zkušebních vzorků v různých formách (pevné látky, kapaliny, pasty, atd..), v různých režimech (napětí, střih, ohýbání, kroucení atd.) a v různých prostředích (vzduch, kapalina, rozsah vlhkosti atd.).
výkonnější stroje umožnily testovat větší a reprezentativnější vzorky. To je zvláště důležité pro kompozity, kde výsledky mohou ovlivnit různá rozložení. Jak se zvýšila síla počítačů, technika DMA se stala uživatelsky přívětivější, což vedlo k použití nástrojů v prostředích kontroly kvality, stejně jako při vývoji nových materiálů.
DMA je nyní pevně zakotvena v rodině technik tepelné analýzy, včetně diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC), Termogravimetrické analýzy (TGA) a termomechanické analýzy (TMA).
ačkoli DMA lze použít ke zkoumání mnoha fyzikálních vlastností materiálu, jeho klíčovou pevností je vyhodnocení teploty skelného přechodu (Tg) polymeru. Citlivost DMA na Tg z něj činí preferovaný nástroj pro vědce po celém světě. Nejen, že může DMA přesně měřit Tg může také úspěšně identifikovat sekundární přechody, které mají významný dopad na výkon polymerního materiálu.
Ve standardní použití základní operace DMA zahrnuje aplikaci sinusově proměnlivé napětí na vzorku a sledování výsledné deformace. V typické DMA experimenty stres je aplikován při konstantní frekvenci (obvykle 1 Hz), napětí se udržuje konstantní a teplota se zvyšuje při konstantní rychlosti ohřevu (typicky mezi 1 & 5°C/min). Jak již bylo zmíněno, jsou k dispozici různé režimy pro držení vzorku, což umožňuje měřit celou řadu typů materiálů. Výstup z DMA jednotky je ve formě klíčových mechanických vlastností (skladovací modul E‘, ztrátový modul E“ a míra „tlumení“ nebo tečny ztráty) versus teplota nebo čas. Na některých strojích DMA lze měřit koeficient tepelné roztažnosti (CTE), protože se měří expanze nebo kontrakce vzorku.
i když DMA je velmi univerzální technika, to má své nevýhody. Například DMA může měřit skladovací modul (E‘) polymerního materiálu, ale dosažení přesné hodnoty je velmi náročné, zejména pokud operátor provádí tepelné skenování materiálu. Aby na významné změny, které se vyskytují v mechanické vlastnosti (když je polymerní materiál se zahřívá) velikost vzorku pro tento test je kompromisem, s cílem udržet ji v rámci měřicího rozsahu přístroje. Chcete-li získat přesné skladování modul pružnosti (E‘) údaje o polymerní materiál, test se nejlépe provádí isothermally a značná péče musí být přijata, aby zajistily, že nejvhodnější velikost vzorku a upínací geometrie se používá.
ačkoli někdy může být náročné získat přesná mechanická data pomocí DMA, hlavním účelem této techniky bylo vždy porovnat řadu testů za použití stejné velikosti vzorku a zkušebních podmínek. Aspekty formulace nebo podmínek zpracování materiálu se pak mohou měnit a dopad na fyzický výkon studovaného materiálu. To je naprosto přijatelné OK, pokud používáte stejný nástroj se používá od stejného výrobce, ale srovnání mezi různými stroji nevykazují zvláště dobré vyrovnání výsledků. To není překvapující, protože komory, které drží vzorky od různých výrobců, mají výrazně odlišný design a velikosti. To vede k různým tepelným profilům uvnitř komor, což může vést k jemným, ale důležitým změnám ve výsledcích. Je zřejmé, že toto je třeba vzít v úvahu při provádění experimentů DMA a v posledních letech byly podniknuty kroky k pokusu o standardizaci některých zkušebních postupů za účelem řešení tohoto typu problému.
stejně Jako další standardní použití DMA pro měření polymerních vzorků, byly použity přímo měřit fyzikální změny materiálu v některé neobvyklé prostředí. Například, flexibilita některé DMA stroje umožňuje mechanické měřicí část zařízení, které mají být ponořeny do kapalin, které umožňují některé zajímavé aplikace, patří mezi ně:
- měření vzorků lidské vlasy ponoří do šampon pro sledování skladovací modul. To je zvláště důležité, když se nové chemikálie jsou používány, které by potenciálně mohly mít nepříznivý vliv na vlastnosti
- měření potravinářských výrobků, jako je např. přímé měření tání čokolády nebo smažení bramborových lupínků při různých teplotách a v různých prostředích (např. olej na vaření). Optimalizace potravinářských výrobků tak, aby splňovaly očekávání zákazníků, je trvalou výzvou a jedinečná schopnost DMA poskytovat užitečná mechanická data v náročných prostředích je obzvláště užitečná.
Coventive Composites má značné zkušenosti s používáním techniky DMA, kterou využíváme jak při vývoji vlastních materiálů, tak při poskytování služeb externím zákazníkům. K dispozici jsou všechny provozní režimy, stejně jako některé z neobvyklejších nastavení zařízení. Neváhejte nás kontaktovat a prodiskutujte své požadavky na testování nebo navštivte naše webové stránky pro další podrobnosti.
Sdílet tento článek
Twitter Facebook LinkedIn Email
našel tento článek užitečný? Máme celou řadu služeb, které vám pomohou…
Materiály Charakterizace & Testování
Máme rozsáhlou sadu testovacích zařízení pro charakterizaci polymerů a kompozitů, spolu s potřebnými odbornými znalostmi interpretovat a radí na výsledky testů.
testování kompozitů…
Zobrazit naši plnou škálu služeb
O autorovi
Gary Foster
Gary je Senior Project Manager v Coventive Kompozitů.
všechny příspěvky