Особенности термического анализа свойств материалов
Развитие человеческой цивилизации справедливо связывают с умением обращаться с огнем. Научившись изменять при помощи нагревания свойства различного сырья и продуктов, древние люди получили посуду, орудия труда и охоты, строительные материалы, стали лучше питаться.
Современный уровень развития технологий позволяет при помощи температурной обработки создавать новые материалы, обнаруживать ранее неизвестные их свойства и находить им применение как в земных, так и в космических условиях.
Для изучения этих свойств используют различные методы физико-химических исследований, одним из которых является термический анализ.
Виды термического анализа
В ходе воздействия энергии теплоты материалы могут менять массу, агрегатное состояние, полимеризоваться, спекаться, выделять газовую фазу, разлагаться поглощать или выделять тепло.
В списке измеряемых показателей не только температура и количество теплоты, но также:
- энтальпия (состояние термодинамической системы);
- механические свойства (плотность, вязкость, растяжимость, упругость и др);
- оптические свойства;
- намагничивание;
- проводимость и другие.
Поэтому среди видов термического анализа используют калориметрию, термогравиметрию, дилатометрию и прочие методы в зависимости от поставленных перед исследователями задач.
Важная особенность
Технический результат термического анализа выдается в виде термограмм (кривых нагревания) и соответствующих измерений других показателей, характеризующих систему.
На этих сложных графиках одновременно могут присутствовать несколько видов линий, демонстрирующих изменения в образцах с течением времени и в зависимости от степени нагрева.
По ним определяются моменты критических изменений в составе или состоянии образца. Например, резкая потеря массы образца бетона становится следствием выгорания части компонентов.
Оборудование для термического анализа
Оснащение лабораторий, занимающихся материаловедением, может существенно различаться в зависимости от важности и сложности задач. Часть из них решается при помощи обычных весов, сушильных шкафов, термопары, вакуумного насоса, для других требуются самые современные разработки точного электронного приборостроения.