analiza Mecanică dinamică sau DMA pe scurt, este o tehnică analitică extrem de versatilă și flexibilă pentru măsurarea proprietăților fizice (inclusiv: modulul de stocare, temperatura de tranziție a sticlei etc..) dintr-o serie de materiale. Deși încercările inițiale de a efectua acest tip de testare au început la începutul secolului 20, mașinile comerciale nu au fost disponibile până în anii 1950 și acestea au fost extrem de limitate în ceea ce puteau face. Abia în anii 1980, când puterea de procesare a computerelor a fost combinată cu mecanica DMA, tehnica a dobândit un apel mai larg în rândul oamenilor de știință. În acest timp, mulți furnizori de instrumente comerciale au început să vândă mașini DMA și au dat tehnicii diverse nume diferite, dintre care unele sunt încă în uz astăzi, cum ar fi analiza termică mecanică dinamică (DMTA), spectroscopia mecanică dinamică sau analiza termomecanică dinamică.
pe măsură ce tehnica s-a dezvoltat, s-au adăugat tot mai multe caracteristici, cum ar fi capacitatea de a testa probe sub diferite forme (solide, lichide, paste etc..), în moduri diferite (tensiune, forfecare, îndoire, torsiune etc.) și în medii diferite (aer, lichid, gamă de umidități etc.).
mașini mai puternice permis probe mai mari, mai reprezentative, pentru a fi testate. Acest lucru este deosebit de important pentru compozite, unde diferite layups pot influența rezultatele. Pe măsură ce puterea computerelor a crescut, tehnica DMA a devenit mai ușor de utilizat, ceea ce a dus la utilizarea instrumentelor în mediile de control al calității, precum și în dezvoltarea de noi materiale.
DMA este acum ferm stabilit în familia de tehnici de analiză termică, inclusiv calorimetria de scanare diferențială (DSC), analiza Termogravimetrică (TGA) și analiza termomecanică (TMA).
deși DMA poate fi folosit pentru a investiga multe proprietăți fizice ale unui material, puterea sa cheie este evaluarea temperaturii de tranziție a sticlei (Tg) a unui polimer. Sensibilitatea DMA pentru Tg îl face instrumentul preferat pentru oamenii de știință din întreaga lume. Nu numai că DMA poate măsura cu precizie Tg, dar poate identifica cu succes și tranzițiile secundare, care au un impact semnificativ asupra performanței unui material polimeric.
în utilizarea standard, operația de bază a DMA implică aplicarea unui stres sinusoidal variabil la un eșantion și monitorizarea deformării rezultate. În experimentele tipice DMA, tensiunea este aplicată la o frecvență constantă (de obicei 1 Hz), tensiunea este menținută constantă și temperatura este crescută la o rată de încălzire constantă (de obicei între 1 & 5 CT/min). După cum sa menționat anterior, sunt disponibile diferite moduri de a deține un eșantion, ceea ce permite măsurarea unei game complete de tipuri de materiale. Ieșirea dintr-o unitate DMA este sub forma unor proprietăți mecanice cheie (modulul de stocare E’, modulul de pierdere E” și o măsură de „amortizare” sau tangentă de pierdere) față de temperatură sau timp. La unele mașini DMA se poate măsura coeficientul de dilatare termică (CTE), deoarece se măsoară expansiunea sau contracția unei probe.
deși DMA este o tehnică foarte versatilă, are dezavantajele sale. De exemplu, DMA poate măsura modulul de stocare (E’) al unui material polimeric, dar obținerea unei valori exacte este foarte dificilă, mai ales dacă operatorul efectuează o Scanare termică a materialului. Pentru a permite modificările semnificative care apar în proprietățile mecanice (atunci când un material polimeric este încălzit), dimensiunea eșantionului utilizat pentru o astfel de încercare este un compromis pentru a-l menține în domeniul de măsurare al echipamentului. Pentru a obține date exacte ale modulului de stocare (E’) al unui material polimeric, testul este cel mai bine efectuat izotermic și trebuie să se acorde o atenție semnificativă pentru a se asigura că se utilizează cea mai potrivită dimensiune a eșantionului și geometria de prindere.
deși uneori poate fi dificil să se obțină date mecanice exacte folosind un DMA, scopul principal al tehnicii a fost întotdeauna compararea unei serii de teste folosind aceeași dimensiune a eșantionului și condiții de testare. Aspectele formulării sau condițiilor de prelucrare ale unui material pot fi apoi variate și impactul asupra performanței fizice a unui material studiat. Acest lucru este perfect acceptabil OK dacă utilizați același instrument este utilizat de la același producător, dar comparația între diferite mașini nu arată o aliniere deosebit de bună a rezultatelor. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece camerele, care dețin probele de la diferiți producători, au un design și dimensiuni semnificativ diferite. Acest lucru duce la diferite profiluri termice în interiorul camerelor și acest lucru poate duce la variații subtile, dar importante ale rezultatelor. În mod evident, acest lucru trebuie luat în considerare la efectuarea experimentelor DMA și s-au luat măsuri în ultimii ani pentru a încerca standardizarea unora dintre procedurile de testare pentru a aborda acest tip de problemă.
pe lângă utilizările mai standard ale DMA pentru măsurarea probelor polimerice, acestea au fost folosite pentru a măsura direct schimbările fizice ale materialelor în unele medii neobișnuite. De exemplu, flexibilitatea unor mașini DMA permite ca partea mecanică de măsurare a unității să fie scufundată în lichide, ceea ce permite unele aplicații interesante, acestea includ:
- măsurarea probelor de păr uman cufundat în șampon pentru a monitoriza modulul de stocare. Acest lucru este deosebit de important atunci când se utilizează noi substanțe chimice, care ar putea avea un efect negativ asupra proprietăților
- măsurarea produselor alimentare, cum ar fi măsurarea directă a topirii ciocolatei sau prăjirea chipsurilor de cartofi la temperaturi diferite și în medii diferite (cum ar fi uleiul de gătit). Optimizarea produselor alimentare pentru a satisface așteptările clienților este o provocare continuă, iar capacitatea unică a DMA de a furniza date mecanice utile în medii dificile este deosebit de utilă.
Coventive Composites are o experiență semnificativă în utilizarea tehnicii DMA, pe care o folosim atât în dezvoltarea materialelor noastre proprii, cât și în furnizarea unui serviciu clienților externi. Sunt disponibile toate modurile de funcționare, precum și unele dintre cele mai neobișnuite setări ale echipamentului. Vă rugăm să nu ezitați să ne contactați pentru a discuta cerințele dumneavoastră de testare sau vizitați site-ul nostru pentru mai multe detalii.
partajați acest articol
Twitter Facebook LinkedIn Email
ați găsit acest articol util? Avem o gamă completă de servicii pentru a vă ajuta…
testarea caracterizării materialelor& testarea
dispunem de o suită extinsă de facilități de testare pentru caracterizarea polimerilor și compozitelor, împreună cu expertiza necesară pentru interpretarea și consilierea rezultatelor testelor.
testarea compozitelor…
vizualizați întreaga noastră gamă de servicii
despre autor
Gary Foster
Gary este Senior Manager de proiect la Coventive Composites.
toate mesajele