Dynamisk Mekanisk Analyse Eller DMA for kort, er en ekstremt allsidig og fleksibel analytisk teknikk for måling av de fysiske egenskapene (inkl: lagringsmodul, glassovergangstemperatur, etc..) av en rekke materialer. Selv om de første forsøkene på å utføre denne typen testing startet tidlig i det 20. århundre, var kommersielle maskiner ikke tilgjengelige før 1950-tallet, og disse var svært begrenset i hva de kunne gjøre. Det var ikke før på 1980-tallet, da prosessorkraften til datamaskiner ble kombinert med mekanikken TIL DMA, at teknikken fikk bredere appell blant forskere. I løpet av denne tiden begynte mange kommersielle instrumentleverandører å selge dma-maskiner og ga teknikken forskjellige navn, hvorav noen fortsatt er i bruk i dag som dynamisk mekanisk termisk analyse (DMTA), dynamisk mekanisk spektroskopi eller dynamisk termomekanisk analyse.
etter hvert som teknikken utviklet seg, ble flere og flere funksjoner lagt til som evnen til å teste prøver i forskjellige former(faste stoffer, væsker, pastaer, etc..), i annen modus (spenning, skjær, bøyning, vridning, etc) og i forskjellige miljøer(luft, væske, fuktighetsområde, etc.).
Kraftigere maskiner tillatt større, mer representative prøver, som skal testes. Dette er spesielt viktig for kompositter, hvor forskjellige layups kan påvirke resultatene. Etter hvert som kraften til datamaskiner økte, ble dma-teknikken mer brukervennlig, noe som førte til at instrumentene ble brukt i kvalitetskontrollmiljøer, samt i utviklingen av nye materialer.
DMA er nå godt etablert innen termisk analyse familien av teknikker, inkludert Differensial Skanning Kalorimetri( DSC), Termogravimetrisk Analyse (TGA) Og Termomekanisk Analyse (Tma).
Selv OM DMA kan brukes til å undersøke mange fysiske egenskaper av et materiale, er nøkkelstyrken evalueringen av glassovergangstemperaturen (Tg) av en polymer. DMAS følsomhet for Tg gjør DET til det foretrukne verktøyet for forskere over hele verden. IKKE bare kan DMA nøyaktig måle Tg det kan også vellykket identifisere sekundære overganger, som har en betydelig innvirkning på ytelsen til et polymermateriale.
i standard bruk innebærer den grunnleggende operasjonen AV DMA anvendelsen av en sinusoidalt varierende stress til en prøve og overvåking av den resulterende deformasjonen. I typiske dma-eksperimenter blir spenningen påført med konstant frekvens (vanligvis 1 Hz), belastningen holdes konstant og temperaturen økes ved konstant oppvarmingshastighet (vanligvis mellom 1 & 5°C/min). Som tidligere nevnt er forskjellige moduser tilgjengelige for å holde en prøve, noe som gjør det mulig å måle et bredt spekter av materialtyper. Utgangen fra EN DMA-enhet er i form av viktige mekaniske egenskaper (lagringsmodul E’, tapsmodul E» og et mål på «demping» eller tap tangent) versus temperatur eller tid. På NOEN dma-maskiner kan termisk ekspansjonskoeffisient (CTE) måles, ettersom ekspansjonen eller sammentrekningen av en prøve måles.
SELV OM DMA er en meget allsidig teknikk, har den sine ulemper. FOR eksempel kan DMA måle lagringsmodulen (E’) av et polymermateriale, men for å oppnå en nøyaktig verdi er det svært utfordrende, spesielt hvis operatøren utfører en termisk skanning av materialet. For å tillate de betydelige endringene, som forekommer i mekaniske egenskaper (når et polymermateriale oppvarmes), er prøvestørrelsen som brukes til en slik test, et kompromiss for å holde det innenfor utstyrets måleområde. For å oppnå nøyaktige data om lagringsmodul (E’) av et polymermateriale, utføres testen best isotermisk, og det må tas hensyn til at den mest egnede prøvestørrelsen og klemgeometrien brukes.
Selv om det noen ganger kan være utfordrende å oppnå nøyaktige mekaniske data ved HJELP AV EN DMA, har hovedformålet med teknikken alltid vært å sammenligne en serie tester med samme prøvestørrelse og testforhold. Aspekter ved et materiales formulering eller prosesseringsforhold kan da varieres og virkningen på den fysiske ytelsen til et materiale som studeres. Dette er helt akseptabelt OK HVIS du bruker samme instrument brukes fra samme produsent, men sammenligning mellom ulike maskiner viser ikke en spesielt god justering av resultatene. Dette er ikke overraskende som kamrene, som holder prøvene fra forskjellige produsenter er av vesentlig forskjellig design og størrelser. Dette fører til varierende termiske profiler i kamrene, og dette kan føre til subtile, men viktige variasjoner i resultatene. Klart dette må tas i betraktning når du utfører dma eksperimenter og skritt har blitt tatt de siste årene for å forsøke å standardisere noen av testprosedyrer for å løse denne type problem.
i tillegg til de mer standardbruk AV DMA for å måle polymere prøver, har de vært ansatt for å direkte måle de fysiske endringene av materialer i noen uvanlige miljøer. For eksempel tillater fleksibiliteten til noen dma-maskiner at den mekaniske måledelen av enheten nedsenkes i væsker, noe som tillater noen interessante applikasjoner, disse inkluderer:
- måling av prøver av menneskehår nedsenket i sjampo for å overvåke lagringsmodulen. Dette er spesielt viktig når nye kjemikalier brukes, noe som potensielt kan ha en negativ effekt på egenskapene
- måling av matvarer, for eksempel direkte måling av smelting av sjokolade eller steking av potetgull ved forskjellige temperaturer og i forskjellige miljøer (for eksempel matolje). Optimalisering av matvarer for å møte kundenes forventninger er en kontinuerlig utfordring, og DMAS unike evne til å gi nyttige mekaniske data i utfordrende miljøer er spesielt nyttig.
Coventive Composites har betydelig erfaring i BRUK AV dma teknikken, som vi benytter i både utvikling våre egne materialer, samt å tilby en tjeneste til eksterne kunder. Alle driftsformer er tilgjengelige, samt noen av de mer uvanlige oppsettene til utstyret. Ta gjerne kontakt med oss for å diskutere dine testkrav eller besøk vår hjemmeside for ytterligere detaljer.
Del denne artikkelen
Twitter Facebook LinkedIn Email
Fant denne artikkelen nyttig? Vi har et bredt spekter av tjenester for å hjelpe deg…
Materialkarakterisering & Testing
Vi har en omfattende pakke med testfasiliteter for karakterisering av polymerer og kompositter, kombinert Med nødvendig kompetanse for å tolke og gi råd om testresultater.
Testing av kompositter…
Se hele vårt utvalg av tjenester
Om forfatteren
Gary Foster
Gary Er Senior Prosjektleder Hos Coventive Composites.
Alle innlegg