روش های آنالیز حرارتی- دستگاهوری و زمینه های کاربردی thermal analysis-آنالیوم

روش های آنالیز حرارتی (Thermal analysis) از جمله روش های آنالیزی هستند که در صنعت بسیار بیشتر از تحقیقات و پژوهش مورد توجه قرار گرفته اند. روش های حرارتی کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف شامل سرامیک، شیشه، داروسازی، مواد غذایی، پلیمر، کامپوزیت، آلیاژها، مواد معدنی، نفت، صنایع شیمیایی و .. دارند.

طبق تعریف اتحادیه بین المللی آنالیز حرارتی (International Confederation of Thermal Analysis and Calorimetry) که مورد تایید آیوپاک (IUPAC) نیز می باشد: روش های آنالیز حرارتی به تمام تکنیک هایی اطلاق می شود که از کنترل دمایی (thermal control) برای مطالعه خواص فیزیکی و شیمیایی مواد استفاده می شود. در این روش ها زمان (time)، جریان گرما (heat flow)، کاهش وزن (weight loss)، تغییر ابعاد (dimension change) یا خواص مکانیکی به عنوان تابعی از دما اندازه گیری می شود.

انواع روش های حرارتی

جدول 1 روش های متداول آنالیز حرارتی و خاصیت اندازه گیری شده در هر روش را نشان می دهد.

انواع روش های متداول آنالیز حرارتی و خاصیت اندازه گیری شده

بر همین اساس اندازه گیری خواصی چون نقطه ذوب (melting)، کریستالیزاسیون (crystallization)، انتقال شیشه (glass transitions)، پیوندهای عرضی (cross-linking)، اکسیداسیون (oxidation)، تبخیر (volatilization) و ضریب انبساط حراتی (coefficient of thermal expansion) با روش های حرارتی انجام می شوند. با اندازه گیری این خواص امکان تعیین ترکیب، پایداری، ساختار مولکولی و تحرک مواد امکان پذیر است.

علاوه بر خواص یا ویژگی هایی که می توان با روش های حرارتی به دست آورد، این روش ها قابلیت ترکیب شدن با تکنیک هایی چون XRD, NMR, را دارند که سبب می شود اطلاعات بسیار بیشتر و تخصصی تری از ترکیب دو روش به دست آید.

دستگاهوری روش های حرارتی

دستگاه های مدرن برای روش های آنالیز حرارتی معمولا از چهار قسمت عمده تشکیل شده اند: نمونه و محفظه نگهداری نمونه، حسگر برای تشخیص یا اندزه گیری خاصیت مورد نظر و دما، منبع حرارتی و برنامه ریزی دمایی (temperature programming) برای کنترل و برنامه ریزی دما، ثبات و پردازشگر علائم حسگر. دستگاه نمونه درون محفظه نگهداری تحت برنامه دمایی مشخصی قرار می گیرد. برنامه دمایی می تواند موجب بروز پدیدههای مختلف در نمونه شود و علائم این تغییرات توسط حسگر حس شده و به ثبات و نهایتا پردازشگر دستگاه منتقل شود. داده های تجربی به دست آمده از دستگاه در تحلیل رفتار حرارتی نمونه به کار میروند.

انواع روش های پرکاربرد آنالیز حرارتی

زمینه های کاربردی آنالیز حرارتی

کنترل کیفی مایعات پودر و جامدات
تعیین انبساط حرارتی خطی، ضریب انبساط حرارتی، دمای شیشه(Tg) ،دمای زینترینگ، تغییرات حجم و تغییرات فاز، تغییرات چگالی
کاربرد گسترده در صنعت شیشه و سرامیک، هوا فضا، صنایع خودروسازی، صنایع فلزی: ساخت آلیاژهای فلزی و ترکیبات مقاوم و فشرده، صنعت لاستیک و پلیمر