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Identifica i materiali e confronta i dati di misurazione: confronta le proprietà termiche con i valori di riferimento e le tue misurazioni all’interno di un database comune.
Le misurazioni termiche e termofisiche forniscono informazioni caratteristiche sul comportamento dei materiali. Le temperature di fusione, le transizioni vetrose, le variazioni di massa o le proprietà di trasporto termico possono aiutare a caratterizzare i materiali e a identificare le differenze tra i campioni.
Spesso, però, dopo l’analisi sorge un’altra domanda: come si possono assegnare le proprietà determinate a un materiale o confrontarle con risultati di misurazione già noti?
La LINSEIS Thermal Library estende il software di valutazione LiEAP con una ricerca basata su database e il confronto dei dati di misurazione termica. Le proprietà analizzate di una misurazione possono essere confrontate con i dati di riferimento esistenti e con le proprie misurazioni salvate.
Allo stesso tempo, il database può essere integrato con altri materiali e misurazioni di riferimento. In questo modo, con l’aumentare dell’utilizzo, si crea una base di conoscenza individuale a cui si può attingere per successive indagini sui materiali.
Dalla misurazione al confronto dei materiali
In molti laboratori vengono esaminati regolarmente materiali simili. I dati di misurazione che ne derivano contengono informazioni preziose, ma vengono spesso salvati all’interno di singoli progetti.
Se un nuovo campione deve essere confrontato con indagini precedenti, le relative misurazioni devono prima essere ritrovate e i loro risultati messi a confronto.
La Thermal Library supporta questa fase di lavoro riunendo le proprietà dei materiali analizzate in un database ricercabile.
Oltre ai valori di riferimento e di letteratura esistenti, è possibile salvare i propri risultati di misurazione e utilizzarli per confronti successivi. I materiali già caratterizzati possono così essere utilizzati in modo mirato come riferimento per nuove indagini.
Come funziona la LINSEIS Thermal Library?
Il processo di base comprende cinque passaggi:
Misurazione → Analisi → Selezione delle caratteristiche → Ricerca nel database → Confronto
Eseguire e analizzare la misurazione
Innanzitutto, il campione viene esaminato con il relativo sistema di misurazione LINSEIS. I dati di misurazione registrati vengono poi aperti e analizzati nel software di valutazione LiEAP.
Quali proprietà vengano determinate dipende dal metodo di misurazione utilizzato.
In una misurazione DSC, ad esempio, si possono determinare le temperature di picco caratteristiche, le entalpie di fusione o le transizioni vetrose. In un’analisi termogravimetrica, invece, l’attenzione è rivolta alle variazioni di massa e ai relativi intervalli di temperatura.
Questi risultati dell’analisi costituiscono la base per la successiva ricerca nel database.
Selezionare le proprietà rilevanti del materiale
Dopo l’analisi, vengono stabilite le proprietà da utilizzare per il confronto con i materiali esistenti. In una misurazione TGA, ad esempio, si possono selezionare una variazione di massa relativa e la temperatura dell’evento corrispondente.
Per le misurazioni DSC sono disponibili, tra le altre cose, temperature di picco, temperature di fusione o aree di picco come caratteristiche di confronto.
La scelta dipende dal rispettivo quesito. Non tutti gli eventi termici sono ugualmente adatti a distinguere un materiale.
Attraverso la combinazione mirata di più caratteristiche, la ricerca può essere concentrata sulle proprietà rilevanti per l’indagine attuale.
Considerare le condizioni di misurazione
I risultati delle misurazioni termiche non dipendono esclusivamente dal materiale esaminato. Anche le condizioni sperimentali possono influenzare l’andamento di una curva di misurazione e i valori caratteristici determinati.
Questi includono, ad esempio, la velocità di riscaldamento, l’atmosfera gassosa o altri parametri di misurazione specifici del metodo.
La Thermal Library consente di considerare tali condizioni come filtri nella ricerca nel database.
Ciò è particolarmente rilevante quando si confrontano risultati provenienti da misurazioni diverse. Ad esempio, si possono preferire set di dati di misurazione nati in condizioni sperimentali simili.
Un confronto sensato tra i materiali presuppone comunque che i parametri e le condizioni di misurazione selezionati siano tecnicamente compatibili tra loro.
Cercare nel database i materiali adatti
Dopo la selezione delle caratteristiche, viene avviata la ricerca nel database.
La Thermal Library confronta le proprietà selezionate con i set di dati esistenti. Possono essere presi in considerazione sia i dati di riferimento forniti, sia le misurazioni salvate personalmente.
Il database può contenere, ad esempio, informazioni di riferimento su diverse materie prime, qualità dei materiali, lotti di produzione o standard interni.
Il confronto non avviene quindi solo con dati sui materiali generalmente disponibili, ma può anche attingere alle conoscenze già presenti nel proprio laboratorio.
Valutare e confrontare i risultati della ricerca
I risultati della ricerca nel database vengono presentati in una panoramica.
Per ogni set di dati trovato, la Thermal Library mostra un valore di corrispondenza percentuale. Questo descrive quanto bene le proprietà selezionate della misurazione attuale corrispondano alla rispettiva voce del database.
In questo modo, è possibile mettere a confronto più materiali di riferimento potenzialmente adatti.
La ricerca avviene tipicamente in uno o due secondi.
Importante per l’interpretazione: un’alta corrispondenza percentuale non significa automaticamente che un materiale sia stato identificato in modo univoco. Il valore descrive inizialmente la corrispondenza delle caratteristiche considerate. Per un’assegnazione affidabile del materiale, devono essere presi in considerazione anche le condizioni di misurazione, la significatività delle proprietà selezionate ed eventualmente altri risultati di indagine.
Identificazione dei materiali con DSC, TGA e STA
Quali proprietà del materiale vengano utilizzate per la ricerca nel database dipende dal metodo di misurazione. Il principio può essere spiegato in modo particolarmente chiaro attraverso la calorimetria a scansione differenziale e l’analisi termogravimetrica.
DSC: transizioni termiche come caratteristiche distintive
La calorimetria a scansione differenziale (Differential Scanning Calorimetry, DSC) serve a esaminare le transizioni termiche e le reazioni. Queste includono, ad esempio, i processi di fusione e cristallizzazione, nonché le transizioni vetrose.
Molti materiali mostrano eventi termici caratteristici in condizioni sperimentali definite. Le temperature e le entalpie determinate possono fornire indicazioni importanti sulla composizione e sullo stato del materiale.
Nella Thermal Library, i relativi risultati dell’analisi possono essere utilizzati come caratteristiche per il confronto con i dati di riferimento esistenti.
In un campione di polimero, ad esempio, le temperature di fusione determinate possono essere confrontate con i materiali di riferimento salvati. Se più proprietà caratteristiche corrispondono, ciò può aiutare a restringere il campo dei potenziali materiali.
Tuttavia, diversi polimeri possono presentare transizioni termiche simili. Anche la cristallinità, gli additivi e la storia termica influenzano il risultato della misurazione. Pertanto, l’assegnazione non dovrebbe basarsi esclusivamente su una singola temperatura di picco.
TGA: utilizzare le variazioni di massa per il confronto dei materiali
Nell’ analisi termogravimetrica (TGA), la massa di un campione viene rilevata continuamente durante un programma di temperatura definito.
Evaporazione, decomposizione o reazioni chimiche possono portare a variazioni di massa caratteristiche.
Oltre all’entità della perdita di massa, possono fornire informazioni importanti soprattutto le temperature e gli intervalli di temperatura in cui si verifica una variazione di massa.
La Thermal Library consente di utilizzare queste proprietà per il confronto con i dati dei materiali esistenti.
Un tipico esempio di applicazione è l’indagine su materie plastiche con diversi contenuti di carica. In questo caso, gli intervalli di decomposizione caratteristici e la massa residua rimanente possono fornire indicazioni sulle differenze tra i campioni.
In questo processo, devono essere considerate in particolare l’atmosfera gassosa e la velocità di riscaldamento, poiché possono influenzare il comportamento termogravimetrico.
STA: considerare più segnali di misurazione insieme
L’ analisi termica simultanea (STA) combina informazioni di misurazione termogravimetriche e calorimetriche all’interno di un unico esperimento.
In questo modo sono disponibili sia dati sulla variazione di massa che informazioni sugli eventi termici.
In un’indagine sui materiali, ad esempio, una perdita di massa caratteristica e un evento termico che si verifica contemporaneamente possono essere considerati insieme.
La combinazione di diverse informazioni di misurazione può aiutare a caratterizzare i materiali in modo più differenziato rispetto a un singolo segnale di misurazione.
Costruire il proprio database di riferimento
Oltre al confronto con i dati di riferimento già esistenti, la Thermal Library consente di costruire il proprio database dei materiali.
Le nuove misurazioni possono essere registrate e utilizzate come riferimento per indagini successive.
In questo modo, la conoscenza dei materiali sviluppata in laboratorio può essere ampliata gradualmente.
Confrontare in modo mirato i materiali ricorrenti
Soprattutto per i materiali esaminati regolarmente, un proprio database di riferimento può facilitare il confronto di nuovi campioni.
Nel controllo qualità, ad esempio, i dati di misurazione delle materie prime approvate possono essere depositati come base di confronto. I nuovi lotti di materiale possono poi essere confrontati con questi riferimenti sulla base di proprietà termiche selezionate.
Anche nella ricerca e sviluppo, una raccolta strutturata delle proprie misurazioni può essere utile.
Se vengono esaminate diverse formulazioni di materiali o fasi di sviluppo, le loro proprietà caratteristiche possono essere salvate e riutilizzate in seguito per indagini comparative.
Si crea così una base di dati che non solo documenta i singoli risultati delle misurazioni, ma supporta anche lo sviluppo e la valutazione dei materiali.
Misurazioni di riferimento in condizioni comparabili
Per un confronto significativo, le misurazioni di riferimento e quelle dei campioni dovrebbero essere eseguite in condizioni il più possibile comparabili.
Diverse velocità di riscaldamento, atmosfere o preparazioni dei campioni possono portare a risultati divergenti, anche se si tratta dello stesso materiale.
Pertanto, i parametri sperimentali rilevanti dovrebbero essere considerati insieme alle proprietà dei materiali analizzate.
La possibilità di includere le relative condizioni di misurazione nella ricerca nel database supporta una selezione più mirata di misurazioni di riferimento adeguate.
Visualizzazione creata con la generazione di immagini basata sull’intelligenza artificiale.
Thermal Library e LiEAP: condividere i dati di misurazione
La Thermal Library è integrata come estensione opzionale nel concetto software di LINSEIS LiEAP.
Mentre LiEAP supporta la preparazione, l’esecuzione e l’analisi delle misurazioni, la Thermal Library integra il flusso di lavoro con il confronto basato su database delle proprietà dei materiali già determinate.
I dati di misurazione analizzati possono quindi non solo essere visualizzati all’interno di un progetto, ma anche essere collegati alle informazioni di riferimento esistenti.
Ciò consente un processo continuo dalla misurazione alla valutazione del materiale:
Preparazione della misurazione → Acquisizione dati → Analisi → Confronto nel database → Documentazione
Per i laboratori che esaminano regolarmente materiali simili, si può così creare un collegamento strutturato tra i risultati delle misurazioni attuali e le conoscenze sui materiali già esistenti.
Scopri di più sulla preparazione della misurazione, l’acquisizione dei dati e l’analisi con LINSEIS LiEAP.
Utilizzare i dati di misurazione a lungo termine come conoscenza dei materiali
La LINSEIS Thermal Library integra la classica analisi dei dati di misurazione con la possibilità di confrontare sistematicamente le proprietà caratteristiche dei materiali con i riferimenti esistenti.
Grazie alla combinazione di ricerca nel database, considerazione delle condizioni di misurazione rilevanti e salvataggio delle proprie misurazioni di riferimento, i risultati delle misurazioni possono essere utilizzati anche al di là delle singole indagini.
Si crea così un database dei materiali in crescita, che supporta il confronto di nuovi campioni e rende accessibili le conoscenze già esistenti per futuri compiti di ricerca e test.
