a dinamikus mechanikai analízis vagy röviden DMA egy rendkívül sokoldalú és rugalmas analitikai technika a fizikai tulajdonságok mérésére (beleértve a tárolási modulust, az üveg átmeneti hőmérsékletét stb..) egy sor Anyag. Bár az ilyen típusú tesztelés kezdeti kísérletei a 20.század elején kezdődtek, a kereskedelmi gépek csak az 1950-es években álltak rendelkezésre, és ezek rendkívül korlátozottak voltak abban, hogy mit tehetnek. Csak az 1980-as években, amikor a számítógépek feldolgozási teljesítményét kombinálták a DMA mechanikájával, a technika szélesebb körű vonzerőt szerzett a tudósok körében. Ez idő alatt számos kereskedelmi műszer-beszállító elkezdte eladni a DMA-gépeket, és különféle neveket adott a technikának, amelyek közül néhány ma is használatban van, például dinamikus mechanikai hőelemzés (DMTA), dinamikus mechanikai spektroszkópia vagy dinamikus termomechanikai elemzés.
a technika fejlődésével egyre több olyan tulajdonság került hozzáadásra, mint például a minták különböző formákban történő tesztelésének képessége (szilárd anyagok, folyadékok, paszták stb..), különböző módban (feszültség, nyírás, hajlítás, torzió stb.), valamint különböző környezetekben (levegő, folyadék, párásság stb.).
a nagyobb teljesítményű gépek nagyobb, reprezentatívabb minták vizsgálatát tették lehetővé. Ez különösen fontos a kompozitok esetében, ahol a különböző elrendezések befolyásolhatják az eredményeket. A számítógépek teljesítményének növekedésével a DMA technika felhasználóbarátabbá vált, ami oda vezetett, hogy a műszereket minőségellenőrzési környezetekben, valamint új anyagok fejlesztésében használják.
a DMA ma már szilárdan megalapozott a hőelemzési technikák családjában, beleértve a differenciális pásztázó kalorimetriát (DSC), a Termogravimetriás elemzést (TGA) és a termomechanikai elemzést (TMA).
bár a DMA felhasználható egy anyag számos fizikai tulajdonságának vizsgálatára, kulcsfontosságú erőssége a polimer üveg átmeneti hőmérsékletének (TG) értékelése. A DMA érzékenysége a Tg iránt a tudósok számára világszerte előnyben részesített eszköz. Nem csak a DMA pontosan mérni tudja a Tg-t, hanem sikeresen azonosíthatja a másodlagos átmeneteket is, amelyek jelentős hatással vannak a polimer anyag teljesítményére.
a standard használat során a DMA alapvető működése szinuszosan változó stressz alkalmazását jelenti a mintán, valamint az ebből eredő deformáció ellenőrzését. A tipikus DMA kísérletekben a feszültséget állandó frekvencián (általában 1 Hz) alkalmazzák, a törzset állandó értéken tartják, a hőmérsékletet pedig állandó hevítési sebességgel növelik (jellemzően 1 & 5 c/perc között). Mint korábban említettük, különféle módok állnak rendelkezésre a minta tartására, amely lehetővé teszi az anyagtípusok teljes skálájának mérését. A DMA egység kimenete kulcsfontosságú mechanikai tulajdonságok (e ‘tárolási modulus, e” veszteségmodulus és a “csillapítás” vagy a veszteség érintő mértéke) formájában történik a hőmérséklet vagy az idő függvényében. Egyes DMA gépeken a hőtágulási együttható (CTE) mérhető, mivel a minta tágulását vagy összehúzódását mérjük.
bár DMA egy nagyon sokoldalú technika, megvannak a maga hátrányai. Például a DMA meg tudja mérni egy polimer anyag tárolási modulusát (E’), de a pontos érték elérése nagyon kihívást jelent, különösen akkor, ha a kezelő az anyag termikus letapogatását végzi. A mechanikai tulajdonságokban bekövetkező jelentős változások lehetővé tétele érdekében (polimer anyag melegítésekor) az ilyen vizsgálathoz használt mintaméret kompromisszumot jelent annak érdekében, hogy a berendezés mérési tartományán belül maradjon. A polimer anyag pontos tárolási modulus (E’) adatainak megszerzéséhez a vizsgálatot izotermikusan kell elvégezni, és jelentős figyelmet kell fordítani arra, hogy a legmegfelelőbb mintaméretet és szorító geometriát alkalmazzák.
bár néha kihívást jelenthet a pontos mechanikai adatok megszerzése DMA segítségével, a technika fő célja mindig az volt, hogy összehasonlítson egy tesztsorozatot azonos mintamérettel és vizsgálati feltételekkel. Az anyag megfogalmazásának vagy feldolgozási feltételeinek szempontjai ezután változtathatók, és a vizsgált anyag fizikai teljesítményére gyakorolt hatás. Ez teljesen elfogadható OK, ha ugyanazt az eszközt használják ugyanabból a gyártótól, de összehasonlítása a különböző gépek nem mutatnak különösen jó összehangolása az eredményeket. Ez nem meglepő, mivel a különböző gyártók mintáit tároló kamrák jelentősen eltérő kialakításúak és méretűek. Ez változó hőprofilokhoz vezet a kamrákon belül, és ez finom, de fontos eltérésekhez vezethet az eredményekben. Ezt egyértelműen figyelembe kell venni a DMA-kísérletek elvégzése során, és az utóbbi években lépéseket tettek néhány vizsgálati eljárás szabványosítására az ilyen típusú problémák kezelése érdekében.
csakúgy, mint a DMA szabványosabb felhasználása a polimer minták mérésére, ezeket alkalmazták az anyagok fizikai változásainak közvetlen mérésére néhány szokatlan környezetben. Például egyes DMA gépek rugalmassága lehetővé teszi az egység mechanikus mérő részének folyadékokba merítését, amelyek lehetővé teszik néhány érdekes alkalmazást, ezek a következők:
- a samponba merített emberi hajminták mérése a tárolási modulus figyelemmel kísérése érdekében. Ez különösen akkor fontos, ha új vegyi anyagokat használnak, amelyek potenciálisan káros hatással lehetnek az élelmiszeripari termékek tulajdonságainak
- mérésére, például a csokoládé olvadásának közvetlen mérésére vagy a burgonya chips sütésére különböző hőmérsékleteken és különböző környezetben (például szakácsolaj). Az élelmiszeripari termékek optimalizálása az ügyfelek elvárásainak való megfelelés érdekében folyamatos kihívás, és a DMA egyedülálló képessége, hogy hasznos mechanikai adatokat szolgáltasson kihívást jelentő környezetben, különösen hasznos.
a Coventive Composites jelentős tapasztalattal rendelkezik a DMA technika használatában, amelyet mind a saját anyagaink fejlesztésében, mind a külső ügyfelek számára nyújtunk. Minden üzemmód elérhető, valamint a berendezés néhány szokatlanabb beállítása. Kérjük, bátran forduljon hozzánk, hogy megvitassák a vizsgálati követelmények, vagy látogasson el honlapunkra további részletekért.
ossza meg ezt a cikket
Twitter Facebook LinkedIn e-mail
hasznosnak találta ezt a cikket? Van egy teljes körű szolgáltatást, hogy segítsen…
Anyagjellemzési vizsgálat & vizsgálat
a polimerek és kompozitok jellemzésére kiterjedt vizsgálati létesítményekkel rendelkezünk, valamint a vizsgálati eredmények értelmezéséhez és tanácsadásához szükséges szakértelemmel.
kompozitok tesztelése…
tekintse meg teljes körű szolgáltatásainkat
A szerzőről
Gary Foster
Gary a Coventive Composites vezető projektmenedzsere.
összes bejegyzés