热机械分析仪原理概述

一、 核心工作原理

1. 施加载荷：将样品放置在样品台上，一个探头以恒定的、微小的力（通常在0.01-1N之间）接触样品。

2. 程序控温：在惰性气体保护下，按照预设的速率（如1-10℃/min）对样品进行加热或冷却。

3. 形变检测：当样品因温度变化而发生膨胀、收缩或软化等形变时，探头会随之产生位移。

4. 信号转换与采集：核心传感器（通常是线性可变差动变压器，LVDT）会将探头的机械位移精确地转换为电信号。仪器同时记录温度、时间和位移数据。

5. 数据分析：最终，这些数据被处理成一条“温度-形变曲线"，通过分析这条曲线，可以得到材料的关键热机械性能参数。

 二、主要测量模式

• 压缩模式：主要用于块状、粒状或圆片状样品，测量其厚度方向的膨胀或收缩。

• 拉伸模式：适用于薄膜或纤维，测量其长度方向的变化。

• 针入模式（穿透）：使用针状探头，用于测量材料的软化点或表面硬度变化。

• 弯曲模式：用于测量条状样品在受热时的弯曲形变。

 三、主要应用参数

• 线膨胀系数 (CTE)：表征材料在温度变化时尺寸稳定性的重要指标。

• 玻璃化转变温度 (Tg)：非晶态聚合物从玻璃态转变为高弹态的温度点。TMA对某些难以用DSC（差示扫描量热法）检测的微弱转变（如高度交联的材料）更为灵敏。

• 软化点与熔点：观察材料在升温过程中的软化或熔融行为。

• 蠕变与应力松弛：研究材料在恒定应力或恒定应变下的时间依赖性力学行为。