熱機(jī)械分析儀(Thermomechanical Analyer，TMA)是一種用于研究材料在溫度變化過程中尺寸變化與力學(xué)性能關(guān)系的儀器。其基本工作原理基于材料在受熱或冷卻過程中，由于熱膨脹、收縮、相變、軟化、硬化等物理化學(xué)變化，會(huì)導(dǎo)致樣品在長度、厚度、體積等維度上產(chǎn)生微小的尺寸變化，TMA 通過高精度的傳感器準(zhǔn)確測量這些變化，并將變化量轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)放大和處理后得到隨溫度變化的曲線，從而分析材料的熱機(jī)械性能。
 

　　具體來說，TMA 通常由加熱爐、溫度控制系統(tǒng)、加載裝置、位移傳感器和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)等主要部分組成。在測試時(shí)，將樣品放置在特定的樣品座上，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求對樣品施加一定的靜態(tài)負(fù)載(如壓縮、拉伸或無負(fù)載狀態(tài))。加熱爐按照預(yù)設(shè)的程序?qū)悠愤M(jìn)行升溫或降溫，溫度控制系統(tǒng)準(zhǔn)確控制溫度的變化速率和穩(wěn)定性，確保測試過程的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。
 

　　當(dāng)樣品溫度改變時(shí)，其內(nèi)部分子或原子的熱運(yùn)動(dòng)加劇或減弱，導(dǎo)致材料的體積或形狀發(fā)生變化。例如，在升溫過程中，大多數(shù)材料會(huì)發(fā)生熱膨脹，使樣品在長度方向伸長或在厚度方向變厚；而對于一些具有特殊相變過程的材料，如結(jié)晶型聚合物的熔融、金屬的固態(tài)相變等，在相變溫度點(diǎn)附近，材料的尺寸變化率會(huì)出現(xiàn)明顯的突變。位移傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測樣品在加載方向上的微小位移變化，這種位移變化通常以納米或微米級別的精度被檢測到，并轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將位移信號與對應(yīng)的溫度信號相關(guān)聯(lián)，繪制出材料的熱機(jī)械分析曲線，如熱膨脹系數(shù)曲線、軟化溫度曲線、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度曲線等，從而為研究材料的熱性能、力學(xué)性能以及結(jié)構(gòu)特性提供重要依據(jù)。
 

　　熱機(jī)械分析儀的使用注意事項(xiàng)：
 

　　1.環(huán)境控制：確保實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件(如溫度、濕度)符合儀器操作手冊的要求。如果測試需要在特定的環(huán)境條件下進(jìn)行，如液體中或特定的相對濕度下，需使用相應(yīng)的附件，并正確設(shè)置環(huán)境條件。
 

　　2.儀器維護(hù)：定期進(jìn)行儀器的維護(hù)和校準(zhǔn)，包括位移傳感器、溫度傳感器、負(fù)載系統(tǒng)等的校準(zhǔn)，以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。保持儀器清潔，避免灰塵、油污等污染物影響儀器性能。
 

　　3.安全操作：遵守所有安全指南，包括正確接地儀器，使用合適的電源，并在必要時(shí)使用防護(hù)設(shè)備。
 

　　4.操作規(guī)范：操作人員應(yīng)經(jīng)過相關(guān)培訓(xùn)，并詳細(xì)閱讀儀器的技術(shù)資料和使用說明書。嚴(yán)格按照儀器的操作規(guī)程進(jìn)行操作，避免誤操作導(dǎo)致儀器損壞或測試結(jié)果不準(zhǔn)確。
 

　　5.數(shù)據(jù)處理：使用廠家提供的軟件工具進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和分析，確保理解如何應(yīng)用各種數(shù)學(xué)函數(shù)和評估程序來處理測試數(shù)據(jù)。對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理處理，避免數(shù)據(jù)處理過程中的誤差。