التحليل الميكانيكي الحراري
التحليل الميكانيكي الحراري
التحليل الميكانيكي الحراري هو طريقة للتحليل الحراري تُستخدم بشكل أساسي لقياس معامل التمدد الحراري (CTE). معامل التمدد الحراري (CTE) وبالتالي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بـ قياس التمدد الحراري يرتبط ارتباطًا وثيقًا بقياس التمدد الحراري
يقيس مقياس التمدد دون تحميل ويقيس التحليل الميكانيكي الحراري التمدد تحت الحمل المتحكم فيه. تُقاس إزاحة قضيب الدفع الملامس للعينة كدالة لدرجة الحرارة.
هيكل الميزان الحراري
في قياس الثقل الحراري الكلاسيكي، عادةً ما توضع العينة في بوتقة من مادة خاملة (مثل البلاتين وأكسيد الألومنيوم والذهب …) وتوضع على جهاز استشعار في فرن يمكن التحكم في أجوائه ودرجات حرارته (المخطط 1).
إعداد محلل ميكانيكي حراري يوضح العينة وقضيب الغطاس ومستشعر الإزاحة (LVDT)
يمكن استخدام القوى الأعلى و/أو الغطاسات ذات الطرف (غطاسات الاختراق) لتحليل تليين العينات. وهذا مفيد لقياس درجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg) للبوليمرات.
التحليل الميكانيكي الحراري أكثر حساسية بكثير من التحليل الميكانيكي الحراري المستخدم كثيرًا مسعر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) . يمكن زيادة الحساسية باستخدام قوى متذبذبة (مثل القوى الجيبية والمثلثية والمستطيلة) التي تؤدي إلى إشارة استجابة متذبذبة.
الكشف عن الانتقال الزجاجي للمطاط الصناعي بواسطة TMA بقوة متذبذبة؛ تم العثور على Tg عند 29 درجة مئوية، وهو ما يُشار إليه بزيادة قوية في إشارة استجابة الكاشف
تتيح الأنواع الأخرى من الغطاسات وترتيبات القياس إمكانية تقدير معامل المرونة أو قياس معامل المرونة أو قياس معامل المرونة CTE للألياف والأغشية. في الحالة الأخيرة، يتم تثبيت العينة في حامل عينة خاص ويتم تطبيق شد طفيف على العينة.
أنظمة قياس TMA المختلفة
خواص وتفاعلات التحليل الميكانيكي الحراري
يُستخدم TMA في علم البوليمر لقياس معامل التمدد الحراري (CTE) وسلوك الإجهاد/الإجهاد للألياف والأغشية. أثناء تسخين عينة البوليمر، يمكن أن يتبخر المذيب، ويمكن أن يحدث تصلب للأجزاء غير المعالجة وإعادة ترتيب سلاسل البوليمر، و/أو يمكن اكتشاف إعادة التبلور على شكل انكماش (تمدد سلبي).
يمكن أيضًا دراسة سلوك التليين ودرجات حرارة الانتقال الزجاجي (Tg) بشكل أساسي من خلال تطبيق قوة متذبذبة.
معايير التحليل الميكانيكي الحراري
- المواصفة القياسية ISO 11359: البلاستيك – التحليل الميكانيكي الحراري (TMA)
اللدائن – التحليل الميكانيكي الحراري (TMA) – الجزء 1: المبادئ العامة
اللدائن – التحليل الميكانيكي الحراري (TMA) – الجزء 2: تحديد معامل التمدد الحراري الخطي ودرجة حرارة التحول الزجاجي
- طريقة الاختبار القياسية ASTM E831 -19 ASTM E831 -19 طريقة الاختبار القياسية للتوسع الحراري الخطي للمواد الصلبة عن طريق التحليل الميكانيكي الحراري
- ASTM E2113 – 18 طرق الاختبار القياسية لمعايرة تمديد أجهزة التحليل الميكانيكية الحرارية
- ASTM E1363 – 18 طرق الاختبار القياسية لمعايرة درجة حرارة أجهزة التحليل الميكانيكية الحرارية