差熱熱重聯(lián)用儀的工作原理并不復(fù)雜

　　差熱熱重聯(lián)用儀把兩種功能合并在了一起：熱重分析(TG)和差熱分析(DTA或DSC)。熱重分析就像給材料稱體重，記錄它在升溫或降溫過程中重量怎么變化；差熱分析則像給材料測(cè)體溫，看看它吸收熱量還是釋放熱量。兩者同時(shí)工作，就能知道材料在某個(gè)溫度下發(fā)生了什么變化--是失水了、分解了、氧化了，還是發(fā)生了晶型轉(zhuǎn)變。
 

　　這臺(tái)儀器的工作原理并不復(fù)雜。一個(gè)精密的加熱爐里，放著兩個(gè)小坩堝：一個(gè)裝樣品，一個(gè)裝參比物(通常是空坩堝或惰性物質(zhì))。隨著溫度上升，儀器會(huì)記錄樣品的重量變化，同時(shí)比較樣品和參比物之間的溫度差。如果樣品發(fā)生了吸熱反應(yīng)(比如熔化)，它的溫度會(huì)比參比物低；如果發(fā)生了放熱反應(yīng)(比如燃燒)，它的溫度會(huì)更高。這些數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)記錄下來，形成兩條曲線，科學(xué)家就能從中解讀出材料的熱行為。
 

　　差熱熱重聯(lián)用儀能做什么？
 

　　1.判斷材料的熱穩(wěn)定性
 

　　比如，一種新型塑料能在多高的溫度下保持穩(wěn)定？通過這臺(tái)儀器的測(cè)試，你可以看到它在哪個(gè)溫度點(diǎn)開始失重，失重了多少。如果它在200℃之前重量幾乎沒有變化，說明它在這個(gè)溫度范圍內(nèi)是穩(wěn)定的；如果到了300℃突然失重50，那就說明它開始分解了。這對(duì)于選擇材料的加工溫度、使用溫度都很重要。
 

　　2.分析材料的組成成分
 

　　很多材料是混合物，比如橡膠制品里可能含有炭黑、硫化劑、填料等。通過升溫過程中的失重臺(tái)階，可以判斷每種成分的含量。例如，橡膠在300-400℃分解，炭黑在500-600℃氧化，填料在更高溫度下才分解。每個(gè)失重臺(tái)階對(duì)應(yīng)一種成分，通過計(jì)算失重比例，就能知道材料里各成分的大致含量。
 

　　3.研究材料的反應(yīng)機(jī)理
 

　　當(dāng)材料在升溫過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，差熱曲線會(huì)顯示出吸熱峰或放熱峰。比如，某種藥物在150℃出現(xiàn)一個(gè)吸熱峰，同時(shí)重量沒有變化，說明它發(fā)生了晶型轉(zhuǎn)變；如果200℃出現(xiàn)放熱峰且重量下降，說明它開始氧化分解。這些信息對(duì)藥物儲(chǔ)存、加工工藝設(shè)計(jì)都有參考價(jià)值。
 

　　4.評(píng)估材料的壽命和老化行為
 

　　通過在不同升溫速率下測(cè)試，可以推算材料在常溫下的使用壽命。比如，電纜絕緣材料在高溫下加速老化，通過這臺(tái)儀器測(cè)出它的分解活化能，就能估算它在正常使用溫度下能工作多少年。
 

　　誰在用這臺(tái)儀器？
 

　　材料科學(xué)家用它研究新型高分子材料；制藥工程師用它檢測(cè)藥物的穩(wěn)定性和純度；地質(zhì)學(xué)家用它分析礦石中的礦物組成；環(huán)境檢測(cè)人員用它評(píng)估固體廢物的熱解特性。