گرافن

آنالیزهای ترمومکانیکی زیر ذره‌بین

این آزمون روشی برای اندازه‌گیری تغییرات ابعاد نمونه به هنگام قرارگیری تحت یک بار خارجی است.

آنالیزهای ترمومکانیکی روشی برای اندازه‌­گیری تغییرات ابعاد نمونه به هنگام قرارگیری تحت یک بار خارجی است.هم‌چنین این تغییرات را می‌­توان براساس عملکرد دما بر روی نمونه بررسی کرد. این تست توانایی مشخص کردن مورفولوژی و خواص شیمیایی و فیزیکی نمونه را دارد.

در آنالیز ترمومکانیکی TMA نمونه در حالت­‌های‌ مختلف خمشی، کششی، برشی و فشاری در شرایط هم‌دما و غیر هم‌دما در کرنش، تحت تنش­‌های سیکلی با فرکانس مشخص قرار گرفته و تغییرات مدول الاستیک و فاکتور اتلاف بر حسب دما، اندازه‌گیری می‌­شود. در آنالیز ترمومکانیکی TMA نمونه با سرعت مشخصی حرارت داده می‌­شود و تغییرات طولی آن تعیین می­‌گردد.

آنالیزها در محصولات آنالیز ترمومکانیکی TMA ممکن است به صورت هم‌دما و در یک درجه حرارت ثابت انجام شود. آنالیز ترمومکانیکی TMA برای اندازه‌گیری میزان انبساط، نفوذ، ضریب انبساط خطی، دمای‌گذار شیشه­‌ها و نقطه ذوب به‌کار می­رود.

آنالیز حرارتی چیست؟

آنالیز گرمایی (Thermal analysis) به روش­‌هایی گفته می­‌شود که مشخصات یا تغییرات مشخصات مواد در اثر حرارت را اندازه‌گیری می‌کنند.

آنالیز گرمایی واکنش‌های مواد در مقابل جریان انرژی حرارتی در داخل یا خارج مواد جامد را بررسی می‌­کند. به این واکنش‌ها تحولات حرارتی می‌گویند. تحولات حرارتی ممکن در یک ماده جامد را می‌توان با افزایش حرارت آن از صفر مطلق (صفر کلوین) مورد بررسی قرار داد.

مشخصات قابل تغییر، بعد، جرم، حالت و رفتار مکانیکی هستند. روش‌های آنالیز حرارتی نسبتاً ساده‌اند زیرا تغییر دادن دمای نمونه در مقایسه با بررسی نمونه توسط پرتو ایکس پرانرژی و پرتو­های الکترونی یا یونی در روش‌های طیف­‌سنجی، از پیچیدگی کمتری برخوردار است.

انواع این روش ها عبارتند از 🙁وزن­ سنجی حرارت (TGA)، آنالیز حرارتی افتراقی (DTA) ، کالری­ سنجی روبشی افتراقی (DSC)و آنالیز حرارتی مکانیکی (TMA) بیشتر برای بررسی تجزیه مواد از طریق ثبت و ردیابی تغییر جرم آن در اثر دما به ­کار می‌رود.DSC  و DTA به­ طور گسترده­ برای بررسی تغییرات فازی مواد به­ کار می‌روند.

آنالیزهای ترمومکانیکی چه آنالیزهایی هستند؟

آنالیز گرما (حرارتی) مکانیکی ( TMA ) ( ThermoMechanical Analysis ) يكي از روش‌هاي آناليز حرارتي است كه در مقايسه با روش‌هاي ديگر، كمتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد. ساده‌ترين تعريف روش TMA عبارت است از: روشي گرمايي كه در آن،خاصيت مكانيكي ناشي از در معرض حرارت قرار گرفتن جسم،بررسي مي‌شود. از اين روش براي بررسي ضریب نفوذ و انبساط مواد نيز استفاده مي‌شود. يكي از متداول‌ترين موارد استفاده از روش TMA، بررسي تغييرات ابعادي فيلم‌هاي نازك و پوشش‌هاي مواد است. روش TMA را مي‌توان معياري براي اندازه‌گيري ابعاد نمونه (طول يا حجم) نسبت به دمادر شرايط اعمال تنش ثابت مكانيكي معرفي كرد.

آنالیز حرارتی مکانیکی (Thermomechanical analysis) یا TMA یک روش بسیار ارزشمند برای شناسایی مواد مختلف است.این روش یکی از تکنیک‌­های موفق و کاربردی در اندازه‌گیری تغییرات ابعادی مواد جامد یا مایع بر حسب تابعی از دما، زمان و نیروی اعمالی است. در این روش یک نیروی ثابت ایستا(constant static force) به ماده اعمال می شود و تغییرات در ماده بر حسب زمان یا دما ثبت می­‌شود.در دستگاه‌­های TMA نیروهای دقیقی به نمونه اعمال می‌­شود که تغییرات در مقیاس نانو در نمونه قابل اندازه‌گیری و بررسی هستند.

دستگاه TMA باید قدرت تعیین دقیق موقعیت (position) را داشته باشد. می‌توان دستگاه را با استانداردهای شناخته شده کالیبره کرد.

یک کوره با کنترل دمایی وسیله اندازه‌گیری دما (معمولا ترموکوپل) متصل به نمونه و نگه‌دارنده نمونه بوده که نگه‌دارنده نمونه معمولا از جنس کوارتز است و ضریب انبساط حرارتی پایینی دارد. اگرچه ممکن است از جنس سرامیک هم باشد.

این روش برای اندازه‌گیری ضریب انبساط حرارتی (coefficient of thermal expansion) دمای انتقال شیشه (glass transition temperature) و مدول (modulus) تعیین آنیزوتروپی (Anisotropy) به کار می‌رود.

آنالیزحرارتی مکانیکی با اسامی آنالیز ترمو­مکانیکی یا آنالیز گرما مکانیکی نیز ترجمه  شده است.

واژه Thermomechanometry به کلیه روش­‌هایی اطلاق می­­‌شود که تغییرات ابعاد نمونه یا خاصیت مکانیکی نمونه تحت یک برنامه دمایی مشخص و نیروی اعمالی اندازه‌گیری می­‌کند.

نکات آنالیزی روش TMA

TMAحساسیت بسیار بهتری از DSC برای تشخیص دمای انتقال شیشه (Tg) مواد پرشده کامپوزیت­‌ها و لنت ترمز و … دارد.

انجام آزمون­‌های خمشی روی لاستیک و پلاستیک و تعیین مدول Youngs خزش و بازیابی خزش مواد پلیمری (creep and creep recovery) از توانایی های روش TMA است.

منبع: برگرفته از کتاب جامع از نفت تا گرفت؛ مسئله الکترودگرافیتی

 

نمایش بیشتر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *