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Identificar materiales y comparar datos de medición – cotejar propiedades térmicas con valores de referencia y mediciones propias dentro de una base de datos común.
Las mediciones térmicas y termofísicas proporcionan información característica sobre el comportamiento de los materiales. Las temperaturas de fusión, las transiciones vítreas, los cambios de masa o las propiedades de transporte térmico pueden ayudar a caracterizar los materiales y a reconocer las diferencias entre las muestras.
Sin embargo, después de la evaluación, a menudo surge otra pregunta: ¿cómo se pueden asignar las propiedades determinadas a un material o compararlas con resultados de medición ya conocidos?
La LINSEIS Thermal Library amplía el software de evaluación LiEAP con una búsqueda basada en bases de datos y la comparación de datos de medición térmicos. Las propiedades evaluadas de una medición se pueden cotejar con los datos de referencia existentes, así como con las propias mediciones guardadas.
Al mismo tiempo, la base de datos se puede complementar con otros materiales y mediciones de referencia. De este modo, con un uso creciente, se crea una base de conocimientos individual que se puede utilizar en futuras investigaciones de materiales.
De la medición a la comparación de materiales
En muchos laboratorios se investigan regularmente materiales similares. Los datos de medición resultantes contienen información valiosa, pero a menudo se almacenan dentro de proyectos individuales.
Si se desea comparar una nueva muestra con investigaciones anteriores, primero deben encontrarse las mediciones correspondientes y confrontarse sus resultados.
La Thermal Library apoya este paso de trabajo al consolidar las propiedades de los materiales evaluados en una base de datos consultable.
Además de los valores de referencia y de la literatura existentes, se pueden guardar los propios resultados de las mediciones y utilizarlos para comparaciones posteriores. De este modo, los materiales ya caracterizados pueden utilizarse específicamente como referencia para nuevas investigaciones.
¿Cómo funciona la LINSEIS Thermal Library?
El proceso básico consta de cinco pasos:
Medición → Evaluación → Selección de características → Búsqueda en la base de datos → Comparación
Realizar y evaluar la medición
Primero, la muestra se examina con el sistema de medición LINSEIS correspondiente. Los datos de medición registrados se abren y evalúan posteriormente en el software de evaluación LiEAP.
Las propiedades que se determinan dependen del método de medición utilizado.
En una medición DSC, por ejemplo, se pueden determinar temperaturas de pico características, entalpías de fusión o transiciones vítreas. En un análisis termogravimétrico, en cambio, se priorizan los cambios de masa y los rangos de temperatura asociados.
Estos resultados de evaluación constituyen la base para la posterior búsqueda en la base de datos.
Seleccionar propiedades de material relevantes
Después de la evaluación, se definen las propiedades que se utilizarán para la comparación con los materiales existentes. En una medición TGA, por ejemplo, se puede seleccionar un cambio de masa relativo y la temperatura del evento correspondiente.
Para las mediciones DSC, se dispone, entre otras, de temperaturas de pico, temperaturas de fusión o áreas de pico como características de comparación.
La selección depende de la pregunta específica. No todos los eventos térmicos son igualmente adecuados para distinguir un material.
Mediante la combinación específica de varias características, la búsqueda puede concentrarse en aquellas propiedades que son relevantes para la investigación actual.
Considerar las condiciones de medición
Los resultados de las mediciones térmicas no dependen exclusivamente del material investigado. Las condiciones experimentales también pueden influir en el curso de una curva de medición y en los valores característicos determinados.
Esto incluye, por ejemplo, la velocidad de calentamiento, la atmósfera gaseosa u otros parámetros de medición específicos del método.
La Thermal Library permite considerar estas condiciones como filtro en la búsqueda en la base de datos.
Esto es especialmente relevante cuando se comparan resultados de diferentes mediciones. Por ejemplo, se pueden preferir conjuntos de datos de medición que se hayan obtenido bajo condiciones experimentales similares.
Sin embargo, una comparación de materiales significativa presupone que las magnitudes seleccionadas y las condiciones de medición coincidan técnicamente.
Buscar materiales adecuados en la base de datos
Después de seleccionar las características, se inicia la búsqueda en la base de datos.
La Thermal Library coteja las propiedades seleccionadas con los conjuntos de datos existentes. Se pueden considerar tanto los datos de referencia proporcionados como las mediciones guardadas por el usuario.
La base de datos puede contener, por ejemplo, información de referencia sobre diferentes materias primas, calidades de materiales, lotes de producción o estándares internos.
Por lo tanto, la comparación no solo se realiza con datos de materiales generalmente disponibles, sino que también puede recurrir a conocimientos ya existentes del propio laboratorio.
Evaluar y comparar los resultados de la búsqueda
Los resultados de la búsqueda en la base de datos se muestran en una vista general.
Para cada conjunto de datos encontrado, la Thermal Library muestra un valor de coincidencia porcentual. Este describe qué tan bien las propiedades seleccionadas de la medición actual coinciden con la entrada correspondiente de la base de datos.
De esta manera, se pueden comparar varios materiales de referencia potencialmente adecuados.
La búsqueda se realiza típicamente en uno o dos segundos.
Importante para la interpretación: Una alta coincidencia porcentual no significa automáticamente que un material haya sido identificado de forma inequívoca. El valor describe inicialmente la coincidencia de las características consideradas. Para una asignación fiable del material, también deben tenerse en cuenta las condiciones de medición, la relevancia de las propiedades seleccionadas y, si es necesario, otros resultados de la investigación.
Identificación de materiales con DSC, TGA y STA
Las propiedades del material que se utilizan para la búsqueda en la base de datos dependen del método de medición. El principio se puede explicar de forma especialmente clara utilizando la calorimetría diferencial de barrido y el análisis termogravimétrico.
DSC: Transiciones térmicas como características distintivas
La calorimetría diferencial de barrido (DSC) se utiliza para investigar transiciones y reacciones térmicas. Esto incluye, por ejemplo, procesos de fusión y cristalización, así como transiciones vítreas.
Muchos materiales muestran eventos térmicos característicos bajo condiciones experimentales definidas. Las temperaturas y entalpías determinadas a partir de ellos pueden proporcionar información importante sobre la composición y el estado del material.
En la Thermal Library, los resultados de evaluación correspondientes pueden utilizarse como características para la comparación con los datos de referencia existentes.
En una muestra de polímero, por ejemplo, las temperaturas de fusión determinadas pueden compararse con materiales de referencia almacenados. Si varias propiedades características coinciden, esto puede ayudar a delimitar los materiales potenciales.
Sin embargo, diferentes polímeros pueden presentar transiciones térmicas similares. La cristalinidad, los aditivos y la historia térmica también influyen en el resultado de la medición. Por lo tanto, la asignación no debe basarse únicamente en una única temperatura de pico.
TGA: Utilizar los cambios de masa para la comparación de materiales
En el análisis termogravimétrico (TGA), la masa de una muestra se registra continuamente durante un programa de temperatura definido.
La evaporación, la descomposición o las reacciones químicas pueden dar lugar a cambios de masa característicos.
Además de la magnitud de la pérdida de masa, las temperaturas y los rangos de temperatura en los que se produce un cambio de masa pueden proporcionar información importante.
La Thermal Library permite utilizar estas propiedades para la comparación con los datos de materiales existentes.
Un ejemplo de aplicación típico es la investigación de plásticos con diferentes contenidos de relleno. Aquí, las áreas de descomposición características y la masa residual restante pueden proporcionar información sobre las diferencias entre las muestras.
En este caso, deben tenerse en cuenta especialmente la atmósfera gaseosa y la velocidad de calentamiento, ya que pueden influir en el comportamiento termogravimétrico.
STA: Considerar conjuntamente varias señales de medición
El análisis térmico simultáneo (STA) combina información de medición termogravimétrica y calorimétrica dentro de un mismo experimento.
De este modo, se dispone tanto de datos sobre el cambio de masa como de información sobre los eventos térmicos.
En una investigación de materiales, por ejemplo, se puede considerar conjuntamente una pérdida de masa característica y un evento térmico que ocurre simultáneamente.
La combinación de diferentes informaciones de medición puede ayudar a caracterizar los materiales de forma más diferenciada que basándose en una única señal de medición.
Construir una base de datos de referencia propia
Además de la comparación con datos de referencia ya existentes, la Thermal Library permite construir una base de datos de materiales propia.
Se pueden registrar nuevas mediciones y utilizarlas como referencia para futuras investigaciones.
De esta manera, el conocimiento de los materiales desarrollado en el laboratorio puede ampliarse gradualmente.
Comparar materiales recurrentes de forma específica
Especialmente en el caso de materiales investigados regularmente, una base de datos de referencia propia puede facilitar la comparación de nuevas muestras.
En el control de calidad, por ejemplo, se pueden almacenar datos de medición de materias primas aprobadas como base de comparación. Los nuevos lotes de material pueden cotejarse posteriormente con estas referencias utilizando propiedades térmicas seleccionadas.
También en investigación y desarrollo, una colección estructurada de mediciones propias puede ser útil.
Si se investigan diferentes formulaciones de materiales o etapas de desarrollo, sus propiedades características pueden guardarse y utilizarse posteriormente para estudios comparativos.
Así se crea una base de datos que no solo documenta resultados de mediciones individuales, sino que también apoya el desarrollo y la evaluación de materiales.
Mediciones de referencia bajo condiciones comparables
Para una comparación significativa, las mediciones de referencia y de las muestras deben realizarse bajo condiciones lo más comparables posible.
Diferentes velocidades de calentamiento, atmósferas o preparaciones de muestras pueden dar lugar a resultados divergentes, incluso si se trata del mismo material.
Por lo tanto, los parámetros experimentales relevantes deben considerarse junto con las propiedades del material evaluadas.
La posibilidad de incluir las condiciones de medición correspondientes en la búsqueda en la base de datos apoya una selección más específica de mediciones de referencia adecuadas.
Visualización creada con generación de imágenes basada en IA.
Thermal Library y LiEAP: Utilizar datos de medición conjuntamente
La Thermal Library está integrada como una extensión opcional en el concepto de software LINSEIS LiEAP.
Mientras que LiEAP apoya la preparación, realización y evaluación de mediciones, la Thermal Library complementa el flujo de trabajo con la comparación basada en bases de datos de propiedades de materiales ya determinadas.
Los datos de medición evaluados no solo pueden verse dentro de un proyecto, sino que también pueden vincularse con la información de referencia existente.
Esto permite un flujo de trabajo continuo desde la medición hasta la evaluación del material:
Preparación de la medición → Adquisición de datos → Evaluación → Comparación en la base de datos → Documentación
Para los laboratorios que investigan regularmente materiales similares, esto puede crear una conexión estructurada entre los resultados de las mediciones actuales y el conocimiento de los materiales ya existente.
Más información sobre la preparación de mediciones, la adquisición de datos y la evaluación con LINSEIS LiEAP.
Utilizar los datos de medición a largo plazo como conocimiento de materiales
La LINSEIS Thermal Library complementa la evaluación clásica de datos de medición con la posibilidad de comparar sistemáticamente las propiedades características de los materiales con las referencias existentes.
Mediante la combinación de la búsqueda en la base de datos, la consideración de las condiciones de medición relevantes y el almacenamiento de las propias mediciones de referencia, los resultados de las mediciones pueden utilizarse más allá de las investigaciones individuales.
Así se crea una base de datos de materiales creciente que apoya la comparación de nuevas muestras y hace accesible el conocimiento ya existente para futuras tareas de investigación y prueba.
