【摘要】 深度解析热机械分析仪工作原理，涵盖高分子/陶瓷/复合材料的TMA测试方法。详解热膨胀系数(CTE)、负荷变形温度检测技术，附液晶聚合物突破性研究案例。

材料在升温、恒温或降温过程中常出现热膨胀、收缩、软化等现象。​热机械分析仪(TMA)​​ 作为核心检测设备，可在静态载荷与程序控温条件下，精准测定材料尺寸随温度/时间的变化规律。该技术对揭示热膨胀系数(CTE)​、相变温度及负载变形特性具有不可替代的价值。

 

一、技术原理与核心功能

TMA采用高精度悬臂梁-弹簧探头系统，通过微电机施加恒定力。当样品发生微小形变时，差动变压器实时捕捉位移信号并转化为电参数。系统同步采集温度、应力、应变数据，通过工作站进行深度分析。典型应用包括：

  • 材料热膨胀特性量化分析
  • ​玻璃化转变温度(Tg)​​ 检测
  • ​蠕变回复与应力松弛行为研究

图1. 不同样条长度时的负荷变形图[1]

 

二、多形态材料适用性

TMA支持薄膜、纤维、颗粒、液态凝胶等多样品类型测试。通过压缩、穿刺、拉伸、弯曲四种加载模式，可全面评估：

  • 高分子材料粘弹性​（模量/tanδ）
  • 陶瓷/复合材料尺寸稳定性​
  • 材料软化点与恢复力

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三、突破性应用案例

传统油浴法测负荷变形温度仅支持≤200℃场景。针对航空航天用液晶聚合物的高温性能检测，研究者创新采用TMA技术（见文献[1]），成功突破温度限制，为高温材料研发提供新方案。

 

参考文献：[1]余巧玲,王万卷,潘永红,肖智仁,徐运祺,于春娜,王法云,梁婉兴,何国山,吴淑焕.静态热机械分析法测定液晶聚合物负荷变形温度的研究[J].塑料工业,2020,48(05):129-132.

 

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