dynamiczna Analiza mechaniczna lub w skrócie DMA to niezwykle wszechstronna i elastyczna technika analityczna do pomiaru właściwości fizycznych (w tym: moduł magazynowania, temperatura zeszklenia itp..) z różnych materiałów. Chociaż pierwsze próby wykonania tego typu testów rozpoczęły się na początku XX wieku, Komercyjne maszyny nie były dostępne aż do lat 50.i były bardzo ograniczone w tym, co mogły zrobić. Dopiero w latach 80., kiedy moc obliczeniowa komputerów została połączona z mechaniką DMA, technika ta zyskała szersze uznanie wśród naukowców. W tym czasie wielu komercyjnych dostawców instrumentów zaczęło sprzedawać maszyny DMA i nadało technice różne nazwy, z których niektóre są nadal w użyciu, takie jak dynamiczna mechaniczna analiza termiczna (DMTA), dynamiczna spektroskopia mechaniczna lub dynamiczna analiza termomechaniczna.
wraz z rozwojem techniki dodawano coraz więcej funkcji, takich jak możliwość testowania próbek w różnych formach (ciała stałe, płyny, pasty itp..), w różnych trybach (napięcie, ścinanie, zginanie, skręcanie itp.) iw różnych środowiskach (powietrze, ciecz, Zakres wilgotności itp.).
mocniejsze maszyny umożliwiały badanie większych, bardziej reprezentatywnych próbek. Jest to szczególnie ważne w przypadku kompozytów, w których różne układy mogą wpływać na wyniki. Wraz ze wzrostem mocy komputerów technika DMA stała się bardziej przyjazna dla użytkownika, co doprowadziło do wykorzystania instrumentów w środowiskach kontroli jakości, a także w opracowywaniu nowych materiałów.
DMA jest obecnie mocno zakorzeniona w rodzinie technik analizy termicznej, w tym różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), analizy Termograwimetrycznej (TGA) i analizy termomechanicznej (TMA).
chociaż DMA może być stosowany do badania wielu właściwości fizycznych materiału, jego kluczową wytrzymałość jest ocena temperatury zeszklenia (Tg) polimeru. Czułość DMA na Tg sprawia, że jest to preferowane narzędzie dla naukowców na całym świecie. DMA może nie tylko dokładnie mierzyć Tg, ale także skutecznie identyfikować przejścia wtórne, które mają znaczący wpływ na wydajność materiału polimerowego.
w standardowym użyciu podstawowa operacja DMA polega na zastosowaniu naprężenia sinusoidalnie zmiennego do próbki i monitorowaniu powstałej deformacji. W typowych eksperymentach DMA naprężenie jest stosowane ze stałą częstotliwością (zwykle 1 Hz), napięcie jest utrzymywane na stałym poziomie, a temperatura wzrasta ze stałą szybkością ogrzewania (zwykle między 1 & 5°c/min). Jak wcześniej wspomniano, dostępne są różne tryby przechowywania próbki, co pozwala na pomiar pełnego zakresu rodzajów materiału. Wyjście z jednostki DMA ma postać kluczowych właściwości mechanicznych (moduł magazynowania E’, moduł strat E” i miara „tłumienia” lub stycznej straty) w stosunku do temperatury lub czasu. W niektórych maszynach DMA można zmierzyć współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE), mierząc rozszerzalność lub kurczenie się próbki.
chociaż DMA jest bardzo wszechstronną techniką, ma swoje wady. Na przykład DMA może mierzyć moduł magazynowania (E’) materiału polimerowego, ale uzyskanie dokładnej wartości jest bardzo trudne, zwłaszcza jeśli operator wykonuje skanowanie termiczne materiału. Aby umożliwić znaczące zmiany, które zachodzą we właściwościach mechanicznych (gdy materiał polimerowy jest ogrzewany), wielkość próbki zastosowana do takiego badania stanowi kompromis w celu utrzymania jej w zakresie pomiarowym urządzenia. Aby uzyskać dokładne dane o module magazynowania (E’) materiału polimerowego, najlepiej przeprowadzić badanie izotermiczne i należy zachować szczególną ostrożność w celu zapewnienia, że zastosowano najbardziej odpowiedni rozmiar próbki i geometrię zacisku.
chociaż czasami uzyskanie dokładnych danych mechanicznych przy użyciu DMA może być trudne, głównym celem tej techniki zawsze było porównanie serii testów przy użyciu tej samej wielkości próbki i warunków testowych. Aspekty składu materiału lub warunki przetwarzania mogą być następnie zróżnicowane i wpływ na wydajność fizyczną badanego materiału. Jest to całkowicie dopuszczalne OK, jeśli używasz tego samego instrumentu jest używany od tego samego producenta, ale porównanie między różnymi maszynami nie pokazują szczególnie dobre wyrównanie wyników. Nie jest to zaskakujące, ponieważ komory, w których przechowywane są próbki różnych producentów, mają znacznie różną konstrukcję i rozmiary. Prowadzi to do różnych profili termicznych w komorach, a to może prowadzić do subtelnych, ale ważnych zmian w wynikach. Oczywiście należy to wziąć pod uwagę podczas przeprowadzania eksperymentów DMA, a w ostatnich latach podjęto kroki w celu standaryzacji niektórych procedur testowych w celu rozwiązania tego typu problemów.
oprócz bardziej standardowych zastosowań DMA do pomiaru próbek polimerowych, zostały one wykorzystane do bezpośredniego pomiaru fizycznych zmian materiałów w niektórych nietypowych środowiskach. Na przykład elastyczność niektórych maszyn DMA pozwala na zanurzenie mechanicznej części pomiarowej urządzenia w cieczach, co pozwala na kilka ciekawych zastosowań, do których należą:
- pomiar próbek włosów ludzkich zanurzonych w szamponie w celu monitorowania modułu magazynowania. Jest to szczególnie ważne w przypadku stosowania nowych substancji chemicznych, które potencjalnie mogą mieć niekorzystny wpływ na właściwości
- pomiaru produktów spożywczych, takich jak bezpośredni pomiar topnienia czekolady lub smażenia chipsów ziemniaczanych w różnych temperaturach i w różnych środowiskach (takich jak olej kuchenny). Optymalizacja produktów spożywczych pod kątem oczekiwań klientów to ciągłe wyzwanie, a wyjątkowa zdolność DMA do dostarczania przydatnych danych mechanicznych w trudnych warunkach jest szczególnie przydatna.
Coventive Composites posiada duże doświadczenie w stosowaniu techniki DMA, którą wykorzystujemy zarówno przy opracowywaniu własnych materiałów, jak i świadczeniu usług dla klientów zewnętrznych. Dostępne są wszystkie tryby pracy, a także niektóre z bardziej nietypowych konfiguracji sprzętu. Prosimy o kontakt w celu omówienia wymagań testowych lub odwiedzenia naszej strony internetowej w celu uzyskania dalszych informacji.
Udostępnij ten artykuł
Twitter Facebook Linkedin e-mail
czy ten artykuł jest przydatny? Mamy pełen zakres usług, aby ci pomóc…
badania charakterystyki materiałów & badania
dysponujemy obszernym zestawem urządzeń badawczych do charakteryzowania polimerów i kompozytów, w połączeniu z niezbędną wiedzą fachową do interpretacji i doradzania w zakresie wyników badań.
testowanie kompozytów…
zobacz naszą pełną ofertę
o autorze
Gary Foster
Gary jest starszym kierownikiem projektu w Coventive Composites.
wszystkie posty