熱機械分析儀 TMA 402 F1/F3 Hyperion®

TMA402F1/F3 Hyperion^® 為耐馳公司*新推出的熱機械分析儀，可以有效地分析樣品在一定負載下的熱機械/熱膨脹特性。*大樣品長度30mm，*大作用力 3N。內(nèi)置的高精度力傳感器保證了 mN 范圍的精que可控的作用力。

數(shù)字位移傳感器（LVDT）-- TMA 402 Hyperion^® 的核心

這是一項經(jīng)過時間考驗的技術(shù)，同樣也使用于熱膨脹儀中。其精度*，可測量納米級的尺寸變化（數(shù)字靈敏度為 0.125nm）。

真空密閉恒溫系統(tǒng) TMA 402 Hyperion® 的測量系統(tǒng)通過水浴恒溫，因此，爐體的熱輻射和周圍環(huán)境的氣溫波動都不會影響到系統(tǒng)。 為了保證測量的純凈氣氛及儀器的真空度，儀器中所有的單元均為真空密閉設(shè)計。TMA 402 F1 中使用了渦輪分子泵，真空度可達 10-4mbar，與 MFC（質(zhì)量流量控制器，TMA 402 F3 中為選件）結(jié)合使用，就可以在測量過程中選擇測試所需純凈氣氛，如惰性氣體或氧化性氣體。

同步測量力和位移信號

TMA 402 Hyperion^® 的系統(tǒng)里，施加在樣品上的作用力以電磁方式控制，因此，系統(tǒng)在測試過程（如蠕變模式）中能夠快速檢測到負荷改變。與那些只能預先設(shè)定作用力的儀器不同，TMA 402 Hyperion^® 中高靈敏度的傳感器（靈敏度 < 0.01mN）通過推桿實時監(jiān)控作用力，然后再根據(jù)需要自動地加以調(diào)整。

精que控制作用力

TMA 402 Hyperion^® 的電控制系統(tǒng)可以在 mN 精度上控制作用力，使用這種高精度控制作用力，即使像纖維，薄膜類易破損材料的測試也可順利進行；同時，可通過軟件控制作用力以步進或線性的方式改變，測試蠕變和壓縮模式就變得格外方便；此外，TMA 402 Hyperion^® 還提供額外的附加功能，包括多種脈沖可供選擇，如矩形和斜坡形的單頻或多頻的振蕩力（頻率可達 1Hz，選件），在此模式下材料的一些粘彈性能就可以很方便得以表征，如彈性模量和蠕變模量。

TMA 402 F1/F3 Hyperion^® - 技術(shù)參數(shù)（持續(xù)更新中）

TMA 402 F1/F3 Hyperion^® - 軟件功能

TMA 402 F1/F3 Hyperion^® 的測量與分析軟件是基于 MicroSoft Windows^® 系統(tǒng)的 Proteus^® 軟件包，它包含了所有必要的測量功能和數(shù)據(jù)分析功能。這一軟件包具有極其友善的用戶界面，包括易于理解的菜單操作和自動操作流程，并且適用于各種復雜的分析。Proteus 軟件既可安裝在儀器的控制電腦上聯(lián)機工作，也可安裝在其他電腦上脫機使用。

TMA 部分軟件功能：

• 多種校正方式：校正支架系統(tǒng)自身的膨脹，以及偏移量與樣品長度修正。
• 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置自動調(diào)整作用力和位移信號
• 表征特征溫度：自動確定起始點、峰值和終止點溫度
• 標注玻璃化溫度和軟化點溫度（符合 DIN 標準）
• 可設(shè)定在軟化點后自動停止測量。
• 計算并標注工程膨脹系數(shù)和物理膨脹系數(shù)
• 自動監(jiān)控燒結(jié)步驟
• 速度控制燒結(jié)軟件（RCS）：勻速燒結(jié)收縮，以優(yōu)化燒結(jié)工藝（選件）
• 多種力變換模式，包括調(diào)制力，可用于測量材料的粘彈性能。

擴展功能：

• c-DTA^® 功能：標注吸放熱效應的溫度
• 熱動力學軟件：表征和優(yōu)化燒結(jié)過程
• 密度軟件：監(jiān)控熔融過程前后的體積和密度改變
• 峰分離軟件：you效分離重疊峰

詳見：Proteus^®

相關(guān)的gao級軟件：

• 動力學軟件

TMA 402 F1/F3 Hyperion^® - 應用實例

低溫下的材料表征

高分子薄膜的拉伸測量

對薄膜施加作用力，測量其拉伸形變，收縮形變以及各向異性。此例中，在拉伸的模式下，我們測量了一個厚度為 40 μm 的聚碳酸酯薄膜的拉伸以及收縮的現(xiàn)象。由于作用力的不同，結(jié)果也差異甚大。施加作用力較小時（5mN），薄膜在高溫下收縮，而在施加較大作用力時（50mN），薄膜則發(fā)生膨脹形變。

密封材料壓縮殘余形變的測量

對于密封材料而言，能夠在經(jīng)過持續(xù)的作用力后恢復至原始狀態(tài)是至關(guān)重要的。為了測量這一性質(zhì)，我們施加 3N 的作用力于某種彈性密封材料上，隨后減少為 5mN 持續(xù) 40 小時，可以觀察到壓縮量為 21%，撤去作用力，30min 后壓縮量恢復了 16.2%，60min 后恢復了 16.8%。在長達 30 小時之后，材料并沒有恢復到原始狀態(tài)，仍有殘余形變，這是由該材料的粘彈特性所致。

聚四氟乙烯的粘彈性表征

將三點彎曲模式與振蕩力相結(jié)合，既定材料的粘彈性就可以得以表征。在 -150°C 到 150°C 之間，對四氟乙烯棒施加矩形的調(diào)制力（由 0.2N 的靜態(tài)力和三種不同的動態(tài)力分別復合而成）。根據(jù)樣品的結(jié)構(gòu)特性和膨脹系數(shù)，可計算得到其儲存模量 E 和溫度的對應關(guān)系，同時可觀察到聚四氟乙烯的三種典型變化：即 -100°C 的 β 轉(zhuǎn)變，0°C 到 50°C 的晶型轉(zhuǎn)變以及 100°C 的玻璃化轉(zhuǎn)變。

*溫下的材料表征

鈦酸鋁的燒結(jié)

在汽車工業(yè)中，鈦酸鋁是作為催化轉(zhuǎn)換器的載體材料。下圖為鈦酸鋁坯體在室溫到 1450°C 間的測試，測試的*后將鈦酸鋁在 1450°C 時恒溫 7 小時。結(jié)果顯示，在加熱過程中，樣品收縮量為 12.7%；燒結(jié)過程分為兩步，較大的一次燒結(jié)速率為 0.31%/min；而在恒溫段，樣品又進一步地收縮了 0.6%。耐馳還提供速率控制燒結(jié)軟件（RCS 選件），可進一步優(yōu)化燒結(jié)工藝。

揮發(fā)性產(chǎn)物的分析

對于粘土和粉末樣品，通常使用的測試方法是TMA-MS（Aëolos^®）聯(lián)用，溫度范圍是室溫至800°C。樣品*先釋放出吸附結(jié)合水和層間水（收縮0.01%）；在300°C，有機組分開始燃燒（在 m18（H2O）與 m44（CO2）的曲線上出現(xiàn)峰）,但是由于含量較少，對膨脹曲線并無明顯影響；在487°C到536°C間，粘土中的礦物成分脫水，圖譜中所對應的收縮為0.05%。

TMA 402 F1/F3 Hyperion^® - 相關(guān)附件

TMA 402 Hyperion^® du一無二的模塊化設(shè)計

為了滿足不同的溫度范圍需求，耐馳設(shè)計了多種爐體，用戶可根據(jù)自身需要自由更換。如果選擇了雙爐體裝置，則只需片刻即可切換到另一個爐體。

量身打造的樣品支架

對于不同尺寸的樣品有多種不同規(guī)格的石英、氧化鋁樣品支架和推桿可供選擇。除了針對膨脹，針入，和拉伸模式之外，還提供三點彎曲模式的推桿和支架。

TMA402 Hyperion^®中的熱電偶可方便地進行更換，除了常規(guī)的 K 型熱電偶，還可選用 S 型或 E 型熱電偶。安裝后系統(tǒng)將會自動識別傳感器類別。

特殊樣品支架

提供針對粉末，液體，糊狀樣品甚至熔融金屬測試的特殊樣品容器，除此之外，還提供浸入式容器。

與 MS/FTIR 聯(lián)用分析揮發(fā)性產(chǎn)物

TMA402 Hyperion^® 可與 MS 或 FTIR 檢測器聯(lián)用，分析加熱過程產(chǎn)生的揮發(fā)性產(chǎn)物。

可控濕度氣氛下的測量

TMA 402 Hyperion® 可以配備銅爐，該爐體可以在 -150°C ... 500°C 的溫度范圍內(nèi)作為常規(guī)爐體使用。同時該爐體為潮濕氣氛下的測量而特殊設(shè)計，可以通過特殊的氣體入口適配器連接到濕度發(fā)生器。在這種情況下，潮濕氣氛由上部進入到樣品室內(nèi), 有一個特殊的氣體引導管，可以you效地防止保護氣氛對潮濕氣氛的稀釋。因此儀器可以在 0°C ... 100°C 溫度范圍內(nèi)、一定濕度的氣氛條件下進行工作。