dynaaminen mekaaninen analyysi tai lyhyesti DMA on erittäin monipuolinen ja joustava analyyttinen tekniikka fysikaalisten ominaisuuksien mittaamiseen (ml.tallennusmoduuli, lasittumislämpötila jne.)..) useista eri materiaaleista. Vaikka ensimmäiset yritykset suorittaa tämän tyyppinen testaus alkoi alussa 20-luvulla, kaupalliset koneet olivat saatavilla vasta 1950-luvulla ja nämä olivat erittäin rajallinen, mitä he pystyivät tekemään. Vasta 1980-luvulla, kun tietokoneiden prosessointiteho yhdistettiin DMA: n mekaniikkaan, tekniikka sai laajemman vetovoiman tutkijoiden keskuudessa. Tänä aikana monet kaupalliset instrumenttitoimittajat alkoivat myydä DMA-koneita ja antoivat tekniikalle useita eri nimiä, joista osa on edelleen käytössä, kuten dynaaminen mekaaninen terminen analyysi (dmta), dynaaminen mekaaninen spektroskopia tai dynaaminen termomekaaninen analyysi.
tekniikan kehittyessä siihen lisättiin yhä enemmän ominaisuuksia, kuten kyky testata näytteitä eri muodoissa (kiinteät aineet, nesteet, tahnat jne..), eri tilassa (jännitys, leikkaus, taivutus, vääntö jne.) ja erilaisissa ympäristöissä (ilma, neste, kosteusalue jne.).
tehokkaammat koneet mahdollistivat isompien, edustavampien näytteiden testaamisen. Tämä on erityisen tärkeää komposiiteille, joissa erilaiset layupit voivat vaikuttaa tuloksiin. Tietokoneiden tehon kasvaessa DMA-tekniikka muuttui käyttäjäystävällisemmäksi, mikä johti siihen, että laitteita käytettiin laadunvalvontaympäristöissä sekä uusien materiaalien kehittämisessä.
DMA on nyt vakiinnuttanut asemansa lämpöanalyysitekniikoiden perheessä, johon kuuluvat Differentiaaliskannauskalorimetria (DSC), Termogravimetrinen analyysi (TGA) ja termomekaaninen analyysi (TMA).
vaikka DMA: n avulla voidaan tutkia monia materiaalin fysikaalisia ominaisuuksia, sen tärkein vahvuus on polymeerin lasittumislämpötilan (Tg) arviointi. DMA: n herkkyys Tg: lle tekee siitä suositun työkalun tutkijoille ympäri maailmaa. Ei vain DMA tarkasti mitata Tg se voi myös onnistunut tunnistamaan toissijaisia siirtymiä, joilla on merkittävä vaikutus suorituskykyä polymeerimateriaalin.
vakiokäytössä DMA: n perustoimintaan kuuluu sinusoidaalisesti vaihtelevan rasituksen kohdistaminen näytteeseen ja tuloksena olevan muodonmuutoksen tarkkailu. Tyypillisissä DMA-kokeissa jännitys kohdistetaan tasaisella taajuudella (yleensä 1 Hz), kanta pidetään vakiona ja lämpötilaa nostetaan tasaisella lämmitysnopeudella (tyypillisesti välillä 1 & 5°c/min). Kuten edellä mainittiin, näytteen pitoon on käytettävissä erilaisia tiloja, joiden avulla voidaan mitata kaikkia materiaalityyppejä. DMA-yksikön ulostulo on keskeisten mekaanisten ominaisuuksien (varastointikerroin E’, häviökerroin E ” ja ”vaimennuksen” tai häviötangentin mitta) muodossa suhteessa lämpötilaan tai aikaan. Joissakin DMA-koneissa voidaan mitata lämpölaajenemiskerroin (CTE), kun mitataan näytteen laajenemista tai supistumista.
vaikka DMA on hyvin monipuolinen tekniikka, sillä on haittapuolensa. Esimerkiksi DMA voi mitata polymeerimateriaalin varastointikerrointa (E’), mutta tarkan arvon saavuttaminen on hyvin haastavaa, varsinkin jos käyttäjä suorittaa materiaalin lämpökuvauksen. Mekaanisissa ominaisuuksissa (kun polymeerimateriaalia kuumennetaan) tapahtuvien merkittävien muutosten huomioon ottamiseksi tällaisessa testissä käytetty otoskoko on kompromissi, jotta se pysyisi laitteen mittausalueella. Jotta saadaan tarkkoja tietoja polymeerimateriaalista, testi suoritetaan parhaiten isotermisesti, ja on huolehdittava siitä, että käytetään sopivinta otoskokoa ja kiinnitysgeometriaa.
vaikka joskus voi olla haastavaa saada tarkkoja mekaanisia tietoja DMA: n avulla, tekniikan päätarkoituksena on aina ollut verrata testisarjaa käyttäen samaa otoskokoa ja testiolosuhteita. Materiaalin muotoiluun tai käsittelyolosuhteisiin liittyviä näkökohtia voidaan sitten vaihdella ja tutkia materiaalin vaikutusta fyysiseen suorituskykyyn. Tämä on täysin hyväksyttävää OK, jos käytät samaa laitetta käytetään samalta valmistajalta, mutta vertailu eri koneiden eivät näytä erityisen hyvä kohdistus tuloksia. Tämä ei ole yllättävää, koska eri valmistajien näytteitä pitävät kammiot ovat huomattavasti eri muotoisia ja kokoisia. Tämä johtaa vaihteleviin lämpöprofiileihin kammioissa ja tämä voi johtaa hienovaraisiin, mutta tärkeisiin vaihteluihin tuloksissa. Tämä on selvästikin otettava huomioon DMA-kokeita tehtäessä, ja viime vuosina on pyritty standardoimaan joitakin testimenettelyjä tämäntyyppisten ongelmien ratkaisemiseksi.
samoin kuin DMA: n vakiokäyttö polymeerinäytteiden mittaamiseen, niitä on käytetty suoraan mittaamaan materiaalien fysikaalisia muutoksia joissakin epätavallisissa ympäristöissä. Esimerkiksi joidenkin DMA-koneiden joustavuus mahdollistaa laitteen mekaanisen mittausosan upottamisen nesteisiin, mikä mahdollistaa joitakin mielenkiintoisia sovelluksia, kuten:
- sampooon upotettujen ihmisten hiusten näytteiden mittaus tallennusmoduulin seuraamiseksi. Tämä on erityisen tärkeää, kun käytetään uusia kemikaaleja, joilla voi olla haitallisia vaikutuksia ominaisuuksiin
- elintarvikkeiden mittaaminen, kuten suklaan sulamisen suora mittaus tai perunalastujen paistaminen eri lämpötiloissa ja erilaisissa ympäristöissä (kuten ruokaöljyssä). Elintarvikkeiden optimointi vastaamaan asiakkaiden odotuksia on jatkuva haaste, ja DMA: n ainutlaatuinen kyky tarjota hyödyllistä mekaanista tietoa haastavissa ympäristöissä on erityisen hyödyllinen.
Coventive Compositesilla on merkittävää kokemusta DMA-tekniikan käytöstä, jota käytämme sekä omien materiaaliemme kehittämisessä että palvelun tarjoamisessa ulkopuolisille asiakkaille. Kaikki toimintatilat ovat käytettävissä, sekä joitakin erikoisempia asetelmia laitteiden. Ota rohkeasti yhteyttä meihin keskustella testaus vaatimukset tai vierailla verkkosivuilla lisätietoja.
Jaa tämä artikkeli
Twitter Facebook LinkedIn-sähköposti
onko tämä artikkeli hyödyllinen? Meillä on täysi valikoima palveluja auttaa sinua…
materiaalien karakterisointi & testaus
meillä on laaja valikoima testauslaitteita polymeerien ja komposiittien karakterisointiin sekä tarvittava asiantuntemus testitulosten tulkintaan ja neuvontaan.
komposiittien testaus…
Katso koko palveluvalikoimamme
tekijästä
Gary Foster
Gary on Coventive Compositesin vanhempi projektipäällikkö.
kaikki viestit