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 بر اساس 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 به کار 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 روش‌ها 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 می‌شود 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. اگر چه 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.
آنالیز حرارتی 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
TMA حساسیت 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 توانایی‌های روش TMA است.
منبع: برگرفته از کتاب جامع از نفت تا گرفت؛ مسئله الکترودگرافیتی
