動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀DMA是什么？

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	奮斗 2024-10-8 13:44

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　　動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA）是一種用于測(cè)量黏彈性材料的力學(xué)性能與時(shí)間、溫度或頻率關(guān)系的儀器。下面詳細(xì)解讀動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀DMA的基本概念、工作原理、應(yīng)用以及特點(diǎn)：
　　基本概念
　　定義：動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析（DynamicMechanicalAnalysis,DMA）是一種測(cè)量材料在動(dòng)態(tài)加載條件下的力學(xué)性能隨溫度或頻率變化的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。
　　基本原理：在DMA測(cè)試中，樣品受到周期性（通常為正弦形式）變化的機(jī)械應(yīng)力作用，發(fā)生形變。通過(guò)測(cè)量應(yīng)力與應(yīng)變之間的相位差及幅值變化，可以計(jì)算出材料的儲(chǔ)能模量（反映彈性特性）、損耗模量（反映粘性特性）和損耗角正切（tanδ，表示振動(dòng)吸收性）等參數(shù)。
　　工作原理
　　應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：當(dāng)粘彈性材料受到周期性應(yīng)力時(shí)，應(yīng)變會(huì)滯后于應(yīng)力一定的相位角δ。這種滯后現(xiàn)象反映了材料內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)的特性，通過(guò)測(cè)量相位角和應(yīng)變幅值，可以得到儲(chǔ)能模量E’和損耗模量E”。
　　溫度頻率掃描：DMA實(shí)驗(yàn)通常包括溫度掃描和頻率掃描。在溫度掃描中，樣品從較低溫度逐漸加熱至較高溫度，期間持續(xù)施加周期性應(yīng)力并記錄模量變化；在頻率掃描中，樣品在固定溫度下經(jīng)受不同頻率的應(yīng)力作用，以研究頻率對(duì)材料性能的影響。
　　主要應(yīng)用
　　玻璃化轉(zhuǎn)變：DMA廣泛用于測(cè)量材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，該溫度下材料從硬而脆的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檐浂g的高彈態(tài)。在Tg附近，材料的儲(chǔ)能模量和損耗模量會(huì)發(fā)生顯著變化，從而能夠準(zhǔn)確測(cè)定Tg。
　　材料表征：除了測(cè)量Tg，DMA還可用于研究材料的二級(jí)轉(zhuǎn)變、固化過(guò)程、頻率效應(yīng)、疲勞試驗(yàn)、長(zhǎng)期蠕變預(yù)估等。其高精度和可重復(fù)性使其成為材料研發(fā)和質(zhì)量控制的重要工具。
　　獨(dú)特特點(diǎn)
　　樣品多樣性：DMA測(cè)試只需很小的樣品即可在很寬的溫度或頻率范圍內(nèi)測(cè)定材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，適用于各種材料如塑料、橡膠、纖維、復(fù)合材料等。
　　多種模式：DMA支持多種測(cè)試模式，包括三點(diǎn)彎曲、單/雙懸臂、拉伸、壓縮和剪切模式，每種模式適用于不同類型的材料和應(yīng)用場(chǎng)景。
　　數(shù)據(jù)分析：通過(guò)DMA測(cè)試，不僅能直接獲得溫度譜和頻率譜曲線，還能進(jìn)一步分析材料的松弛過(guò)程、力學(xué)損耗能力和結(jié)構(gòu)變化等內(nèi)在特性。