Language
Country/Area
No result found
كيف يكشف جهاز TGA سر الثبات الحراري للمواد؟
في أبحاث علوم المواد اليوم، أصبح تحليل قياس الوزن الحراري (TGA) أداة مهمة لفهم الاستقرار الحراري للمواد. يمكن لهذه الطريقة مراقبة تطور كتلة العينة كدالة لدرجة الحرارة وتوفير معلومات مهمة حول الظواهر الفيزيائية والكيميائية.
يمكن أن يكشف تحليل قياس الوزن الحراري عن سلوكيات مختلفة مثل الامتزاز، والتحلل الكيميائي، وتفاعلات الأكسدة والاختزال للمواد، مما يجعله جذابًا لتحليل خواص المواد.
يُطلق على الأداة التي تستخدم تحليل قياس الوزن الحراري اسم محلل قياس الوزن الحراري، ويمكنها قياس التغير الشامل للعينة بدقة من خلال ميزان دقيق وفرن يتم التحكم في درجة حرارته. مع تغير درجة حرارة العينة، يقوم الجهاز بإنشاء منحنى TGA، وهو المفتاح لتحليل السلوك الحراري للمادة.
مبادئ التحليل الوزني الحراري
المبدأ الأساسي للتحليل الحراري الوزني (TGA) هو ملاحظة التغيرات في جودة العينة من خلال التغيرات في درجات الحرارة على المدى الطويل. لا يمكن استخدامه فقط لتحليل التغيرات الطورية للمواد، ولكن أيضًا للكشف عن العمليات الكيميائية مثل التحلل الحراري وتفاعلات الغاز الصلب.
عادةً، يمكن استخدام المخطط المشتق الأول لمنحنى TGA (منحنى DTG) لتحديد نقاط انعطاف مهمة، والتي تعد ضرورية للتفسير المتعمق لسلوك المواد.
تأتي تقنيات التحليل الوزني الحراري (TGA) عمومًا في ثلاثة أنواع رئيسية: تحليل قياس الوزن الحراري متساوي الحرارة، وتحليل قياس الوزن الحراري شبه الثابت، وتحليل قياس الوزن الحراري الديناميكي. وبناء على الاحتياجات التجريبية، يمكن للباحثين اختيار النوع الأنسب للاختبار.
تحليل الثبات الحراري
يعد تقييم الثبات الحراري للمواد أحد أهم تطبيقات التحليل الحراري الوزني (TGA). إذا لم تتغير كتلة المادة بشكل كبير ضمن نطاق درجة حرارة معين، فهذا يعني أن المادة مستقرة حرارياً ضمن هذا النطاق.
تميل العديد من البوليمرات إلى الذوبان أو التحلل قبل 200 درجة مئوية، بينما تظل بعض البوليمرات المستقرة حرارياً مستقرة عند 300 درجة مئوية و500 درجة مئوية.
وهذا يجعل من TGA أداة قوية لدراسة مواد البوليمر عالية الأداء، خاصة في صناعات الطيران والسيارات، حيث يعد الاستقرار الحراري أمرًا بالغ الأهمية.
سلوك الأكسدة والاحتراق
كما أن TGA قادر أيضًا على تقديم دراسة تفاعلات الأكسدة والاحتراق. غالبًا ما تكون بقايا المادة هي أبسط الخصائص. يمكن للباحثين تسخين عينة لحرقها وملاحظة التغيرات في الكتلة والنسبة المئوية للبقايا.
على سبيل المثال، تجري وكالة ناسا حاليًا أبحاثًا حول سبائك النحاس الجديدة لضمان مقاومتها للأكسدة في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، وهو أمر بالغ الأهمية لمواد المركبات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام.
لا يمكن تطبيق تحليل هذه الخصائص على تطوير مواد جديدة فحسب، بل أيضًا على تحسين أداء المواد الموجودة لتلبية احتياجات الصناعة.
تنسيق ديناميكيات التحليل الحراري الوزني (TGA) مع الأدوات الأخرى
يسمح استكشاف ديناميكيات التحليل الحراري الوزني (TGA) للباحثين بالحصول على معلومات ثاقبة حول عملية التحلل الحراري للمواد المختلفة. إلى جانب التقنيات التحليلية الأخرى مثل التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR) وقياس الطيف الكتلي، يمكن أن يوفر التحليل الحراري الوزني (TGA) تحليلًا أكثر شمولاً لخصائص المواد.
من خلال تسخين العينات إلى 2000 درجة مئوية وإجراء اختبارات الجاذبية في نفس الوقت، تمكن الباحثون من تقييم سلوك التحلل والتفاعل في العينة بشكل كامل.
يوفر هذا التحليل الشامل دعمًا مهمًا للتقدم في علم المواد ويساعد الباحثين على فهم سلوك المواد بشكل أفضل في ظل ظروف مختلفة.
الاستنتاج
بشكل عام، لا يعد تحليل قياس الوزن الحراري تقنية أساسية لتحليل الاستقرار الحراري للمواد فحسب، بل يعد أيضًا أداة مهمة لاستكشاف مواد جديدة وتحسين المواد الموجودة. في مواجهة المستقبل، كيف يمكننا استخدام هذه التكنولوجيا بشكل أكثر فعالية لفتح المزيد من أسرار علم المواد؟
