TMA在科研中的应用（一）

一、简介

热机械分析法（TMA）是以一定的加热速率来加热待测的样品，使聚合物样品在恒定的较小的负荷下随温度的升高发生形变，测量试样温度与应力关系的一种方法^[1]。

热机械分析仪（TMA）可以广泛应用于塑胶聚合物、陶瓷、金属、建筑材料、耐火材料、复合材料等领域。热机械分析技术的基本原理是，在一定的载荷与温度程序（升／降／恒温及其组合）控制过程中，测量样品所发生的形变。利用热机械分析仪，可以研究材料的如下特性：线膨胀与收缩、玻璃化温度、致密化和烧结过程、热处理工艺优化、软化点检测、相转变过程、反应动力学研究等^[2]。

图1. TMA常见的表征

二、原理

对于固体（包括薄膜、粒状、纤维）、液体和凝胶在力作用下的形变性能进行测量为TMA技术的主要应用。TMA技术常用的负荷方式有压缩、针入、拉伸、弯曲等。当试样和探头的相对位置（也就是试样长度）发生改变的时候，该细微的变化会由差动变压器检测到，最后连同应变数据、应力以及温度，通过TMA处理机收集以后输送进入TMA工作站并进行数据分析^[3,4]。

图2. TMA工作原理示意图

由于温度的变化会使材料的力学性能发生改变，因此利用TMA来研究材料的应用温度、工艺条件、力学性能和模流分析等是个易于操作的方式，对于提高材料的各方面性能具有非常重要的指导意义。

参考文献

[1] 吴晖辉.《机械分析应用基础》课程教学探索和分析[J].当代教育实践与教学研究, 2015(09).

[2] 机械分析应用基础课程教学法研究与实践[J]. 冯光林,李会文,黄劲枝,程时甘. 职教通讯. 2011(02).

[3] [1]徐艺,周忠伟,马秀菊,倪淑杰.静态热机械分析在硫化胶性能研究中的应用[J].轮胎工业,2018,38(11):698-701.

[4] 橡胶的热膨胀及其测定[J]. 李宗琦.特种橡胶制品. 1987(05).

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