Biblioteca Térmica LINSEIS
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 materiales y a detectar diferencias entre muestras.
No obstante, tras el análisis suele surgir otra pregunta: ¿cómo se pueden asignar las propiedades determinadas a un material concreto o compararlas con resultados de medición ya conocidos?
La Biblioteca Térmica LINSEIS amplía el software de evaluación LiEAP con una búsqueda basada en bases de datos y la comparación de datos de medición térmica. Las propiedades evaluadas de una medición pueden compararse con datos de referencia existentes, así como con mediciones propias previamente guardadas.
Al mismo tiempo, la base de datos puede ampliarse con nuevos materiales y mediciones de referencia. De este modo, con el uso continuado se va creando una base de conocimiento propia a la que se puede recurrir en futuros análisis de materiales.
De la medición a la comparación de materiales
En muchos laboratorios se analizan regularmente materiales similares. Los datos de medición generados contienen información valiosa, pero a menudo se almacenan únicamente dentro de proyectos individuales.
Cuando se desea comparar una nueva muestra con análisis anteriores, es necesario localizar primero las mediciones correspondientes y contrastar sus resultados.
La Thermal Library facilita este paso de trabajo al reunir las propiedades evaluadas de los materiales en una base de datos consultable.
Además de los valores de referencia y bibliográficos existentes, pueden guardarse resultados de medición propios y utilizarse para comparaciones posteriores. Esto permite emplear de forma específica materiales ya caracterizados como referencia para nuevos análisis.
¿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
En primer lugar, la muestra se analiza con el sistema de medición LINSEIS correspondiente. A continuación, los datos de medición registrados se abren y evalúan en el software de evaluación LiEAP.
Las propiedades que se determinan dependen del método de medición empleado.
En una medición DSC, por ejemplo, pueden determinarse temperaturas de pico características, entalpías de fusión o transiciones vítreas. En un análisis termogravimétrico, en cambio, el foco se centra en los cambios de masa y los correspondientes rangos de temperatura.
Estos resultados de evaluación constituyen la base para la posterior búsqueda en la base de datos.
Seleccionar las propiedades del material relevantes
Tras la evaluación, se determinan las propiedades que se utilizarán para la comparación con los materiales existentes. En una medición TGA, por ejemplo, pueden seleccionarse 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 cuestión planteada en cada caso. No todos los eventos térmicos son igualmente adecuados para diferenciar un material.
Mediante la combinación específica de varias características, la búsqueda puede centrarse en aquellas propiedades relevantes para el análisis en cuestión.
Tener en cuenta las condiciones de medición
Los resultados de la medición térmica no dependen exclusivamente del material analizado. Las condiciones del ensayo también pueden influir en el desarrollo de una curva de medición y en los parámetros característicos determinados.
Entre ellas se incluyen, por ejemplo, la velocidad de calentamiento, la atmósfera gaseosa u otros parámetros de medición específicos del método.
La Thermal Library permite tener en cuenta estas condiciones como filtros en la búsqueda en la base de datos.
Esto resulta especialmente relevante cuando se comparan resultados procedentes de distintas mediciones. Así, por ejemplo, pueden priorizarse los conjuntos de datos obtenidos en condiciones de ensayo similares.
No obstante, una comparación de materiales útil requiere que los parámetros y las condiciones de medición seleccionados sean técnicamente compatibles entre sí.
Buscar materiales compatibles en la base de datos
Una vez seleccionadas las características, se inicia la búsqueda en la base de datos.
La Thermal Library compara las propiedades seleccionadas con los conjuntos de datos existentes. Para ello pueden tenerse en cuenta tanto los datos de referencia proporcionados como las propias mediciones guardadas.
La base de datos puede contener, por ejemplo, información de referencia sobre distintas materias primas, calidades de material, lotes de producción o estándares internos.
De este modo, la comparación no se realiza únicamente con datos de materiales disponibles de forma general, sino que también puede recurrir al conocimiento ya existente dentro 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 utilizadas para la búsqueda en la base de datos dependen del método de medición. El principio puede explicarse de forma especialmente clara a partir de la calorimetría diferencial de barrido y el análisis termogravimétrico.
DSC: las transiciones térmicas como características distintivas
La calorimetría diferencial de barrido (Differential Scanning Calorimetry, DSC) se utiliza para estudiar transiciones y reacciones térmicas. Entre ellas se encuentran, por ejemplo, los procesos de fusión y cristalización, así como las transiciones vítreas.
Muchos materiales presentan eventos térmicos característicos bajo condiciones de ensayo 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 guardados. Si varias propiedades características coinciden, esto puede ayudar a acotar los materiales potenciales.
Sin embargo, distintos polímeros pueden presentar transiciones térmicas similares. La cristalinidad, los aditivos y el historial térmico también influyen en el resultado de la medición. Por ello, la asignación no debería basarse únicamente en una sola temperatura de pico.
TGA: Utilizar los cambios de masa para la comparación de materiales
En el análisis termogravimétrico (TGA) se registra de forma continua la masa de una muestra durante un programa de temperatura definido.
La evaporación, la descomposición o las reacciones químicas pueden provocar 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 aportar información importante.
La Thermal Library permite utilizar estas propiedades para la comparación con datos de materiales existentes.
Un ejemplo de aplicación típico es el análisis de plásticos con distintos contenidos de carga. En este caso, los rangos de descomposición característicos y la masa residual pueden indicar diferencias entre las muestras.
Para ello, deben tenerse especialmente en cuenta la atmósfera gaseosa y la velocidad de calentamiento, ya que pueden influir en el comportamiento termogravimétrico.
STA: analizar varias señales de medición de forma conjunta
El análisis térmico simultáneo (STA) combina información de medición termogravimétrica y calorimétrica dentro de un mismo ensayo.
De este modo, se dispone tanto de datos sobre el cambio de masa como de información sobre eventos térmicos.
En un análisis de materiales, por ejemplo, pueden observarse conjuntamente una pérdida de masa característica y un evento térmico que se produce simultáneamente.
La combinación de distintas informaciones de medición puede ayudar a caracterizar los materiales de forma más detallada que a partir de una sola 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 ampliación opcional en el concepto de software de LINSEIS LiEAP.
Mientras que LiEAP facilita la preparación, realización y evaluación de las mediciones, la Thermal Library complementa el flujo de trabajo con la comparación, basada en bases de datos, de propiedades de materiales ya determinadas.
De este modo, los datos de medición evaluados no solo pueden considerarse dentro de un proyecto, sino también vincularse con información de referencia existente.
Esto permite un proceso 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 analizan regularmente materiales similares, esto puede dar lugar a una conexión estructurada entre los resultados de medición actuales y el conocimiento de 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 propiedades características de los materiales con referencias existentes.
Gracias a la combinación de búsqueda en la base de datos, la consideración de las condiciones de medición relevantes y el almacenamiento de mediciones de referencia propias, los resultados de medición pueden aprovecharse más allá de análisis individuales.
De este modo se crea una base de datos de materiales en constante crecimiento que facilita la comparación de nuevas muestras y pone a disposición el conocimiento ya existente para futuras tareas de investigación y ensayo.
