Biblioteca termica LINSEIS
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. Temperature di fusione, transizioni vetrose, variazioni di massa o proprietà di trasporto termico possono aiutare a caratterizzare i materiali e a individuare differenze tra i campioni.
Dopo la valutazione, tuttavia, sorge spesso un’ulteriore domanda: come si possono attribuire le proprietà rilevate a un materiale o confrontarle con risultati di misura già noti?
La Biblioteca termica LINSEIS estende il software di valutazione LiEAP con una ricerca basata su database e il confronto dei dati di misura termici. Le proprietà rilevate da una misurazione possono essere confrontate con dati di riferimento esistenti e con le proprie misurazioni salvate.
Allo stesso tempo, il database può essere ampliato con ulteriori materiali e misurazioni di riferimento. Con l’uso continuo si crea così una base di conoscenze personalizzata, a cui fare riferimento in future analisi dei materiali.
Dalla misurazione al confronto dei materiali
In molti laboratori vengono esaminati regolarmente materiali simili. I dati di misura generati contengono informazioni preziose, ma spesso vengono salvati all’interno di singoli progetti.
Per confrontare un nuovo campione con analisi precedenti, è prima necessario ritrovare le misurazioni corrispondenti e mettere a confronto i loro risultati.
La Thermal Library supporta questa fase di lavoro riunendo le proprietà dei materiali valutate in un database consultabile.
Oltre ai valori di riferimento e di letteratura esistenti, è possibile salvare i propri risultati di misura e utilizzarli per confronti futuri. I materiali già caratterizzati possono così essere utilizzati in modo mirato come riferimento per nuove analisi.
Come funziona la LINSEIS Thermal Library?
Il processo di base comprende cinque fasi:
Misurazione → Valutazione → Selezione delle caratteristiche → Ricerca nel database → Confronto
Eseguire e valutare la misurazione
Innanzitutto il campione viene analizzato con il relativo sistema di misura LINSEIS. I dati di misura registrati vengono poi aperti e valutati nel software di valutazione LiEAP.
Le proprietà determinate dipendono dal metodo di misura utilizzato.
In una misurazione DSC, ad esempio, è possibile determinare temperature di picco caratteristiche, entalpie di fusione o transizioni vetrose. In un’analisi termogravimetrica, invece, sono al centro dell’attenzione le variazioni di massa e i relativi intervalli di temperatura.
Questi risultati di valutazione costituiscono la base per la successiva ricerca nel database.
Selezionare le proprietà rilevanti del materiale
Dopo la valutazione, vengono definite le proprietà da utilizzare per il confronto con i materiali esistenti. In una misurazione TGA, ad esempio, è possibile selezionare una variazione di massa relativa e la temperatura dell’evento corrispondente.
Per le misurazioni DSC sono disponibili come caratteristiche di confronto, tra l’altro, temperature di picco, temperature di fusione o aree dei picchi.
La selezione dipende dalla specifica domanda di ricerca. Non tutti gli eventi termici sono ugualmente adatti a distinguere un materiale.
Combinando in modo mirato più caratteristiche, è possibile concentrare la ricerca sulle proprietà rilevanti per l’analisi in corso.
Considerare le condizioni di misura
I risultati di misura termici non dipendono esclusivamente dal materiale esaminato. Anche le condizioni di prova possono influenzare l’andamento di una curva di misura e i valori caratteristici rilevati.
Tra questi rientrano, ad esempio, la velocità di riscaldamento, l’atmosfera gassosa o altri parametri di misura 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, è possibile privilegiare i set di dati di misura ottenuti in condizioni di prova simili.
Un confronto dei materiali significativo presuppone comunque che le grandezze caratteristiche selezionate e le condizioni di misura siano tecnicamente compatibili tra loro.
Cercare nel database i materiali corrispondenti
Dopo la selezione delle caratteristiche, viene avviata la ricerca nel database.
La Thermal Library confronta le proprietà selezionate con i set di dati esistenti. A tal fine possono essere considerati sia i dati di riferimento forniti sia le misurazioni salvate autonomamente.
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 di 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
Le proprietà dei materiali utilizzate per la ricerca nel database dipendono dal metodo di misura. Il principio può essere spiegato in modo particolarmente chiaro con la calorimetria differenziale a scansione e l’analisi termogravimetrica.
DSC: le transizioni termiche come caratteristiche distintive
La calorimetria differenziale a scansione (Differential Scanning Calorimetry, DSC) serve allo studio delle transizioni e delle reazioni termiche. Tra queste rientrano, ad esempio, i processi di fusione e cristallizzazione, nonché le transizioni vetrose.
Molti materiali mostrano eventi termici caratteristici in condizioni di prova definite. Le temperature e le entalpie così determinate possono fornire indicazioni importanti sulla composizione e sullo stato del materiale.
Nella Thermal Library, i relativi risultati di valutazione possono essere utilizzati come caratteristiche per il confronto con i dati di riferimento esistenti.
Per un campione polimerico, ad esempio, le temperature di fusione rilevate possono essere confrontate con i materiali di riferimento salvati. Se più proprietà caratteristiche coincidono, ciò può aiutare a restringere i materiali potenziali.
Tuttavia, polimeri diversi possono presentare transizioni termiche simili. Anche la cristallinità, gli additivi e la storia termica influenzano il risultato della misurazione. Per questo l’attribuzione non dovrebbe basarsi 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 causare 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 esempio tipico di applicazione è l’analisi di materie plastiche con diversi contenuti di carica. In questo caso, gli intervalli di decomposizione caratteristici e la massa residua possono fornire indicazioni sulle differenze tra i campioni.
A tal proposito occorre tenere conto in particolare dell’atmosfera gassosa e della velocità di riscaldamento, poiché possono influenzare il comportamento termogravimetrico.
STA: osservare più segnali di misura contemporaneamente
L’analisi termica simultanea (STA) combina le informazioni di misura termogravimetriche e calorimetriche in un’unica prova.
Ciò consente di disporre sia dei dati sulla variazione di massa sia delle informazioni sugli eventi termici.
In un’analisi dei materiali, ad esempio, è possibile osservare contemporaneamente una perdita di massa caratteristica e un evento termico che si verifica simultaneamente.
La combinazione di diverse informazioni di misura può aiutare a caratterizzare i materiali in modo più differenziato rispetto a un singolo segnale di misura.
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 LINSEIS LiEAP.
Mentre LiEAP supporta la preparazione, l’esecuzione e la valutazione delle misurazioni, la Thermal Library completa il flusso di lavoro con il confronto, basato su database, delle proprietà dei materiali già rilevate.
I dati di misura valutati possono così essere non solo osservati all’interno di un progetto, ma anche collegati a informazioni di riferimento esistenti.
Ciò consente un flusso di lavoro continuo dalla misurazione alla valutazione del materiale:
Preparazione della misura → Acquisizione dati → Valutazione → Confronto nel database → Documentazione
Per i laboratori che esaminano regolarmente materiali simili, ciò può creare un collegamento strutturato tra i risultati di misura attuali e le conoscenze sui materiali già disponibili.
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 valutazione dei dati di misura 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 misura rilevanti e salvataggio delle proprie misurazioni di riferimento, i risultati di misura possono essere utilizzati anche oltre le singole analisi.
Si crea così un database di materiali in continua crescita, che supporta il confronto di nuovi campioni e rende accessibili le conoscenze già disponibili per future attività di ricerca e verifica.
