行業(yè)應(yīng)用 | 使用TA儀器深入了解儲(chǔ)能模量和損耗模量

什么是儲(chǔ)能模量和損耗模量？

儲(chǔ)能模量(E'或G')：儲(chǔ)能模量是材料在變形過(guò)程中存儲(chǔ)能量的能力，反映了材料的彈性或 “類固體 ”行為。它表示材料在受力變形時(shí)能儲(chǔ)存多少能量，并在力被移除后釋放掉。儲(chǔ)能模量越高，意味著材料剛度越大，抗變形能力越強(qiáng)。

損耗模量(E"或G")：損耗模量表征材料變形過(guò)程中以熱量形式耗散的能量，反映材料的黏性或 “類流體”行為。它表示材料在受力變形時(shí)損失了多少能量。損耗模量越大，說(shuō)明材料的阻尼和能量耗散越大。

G'和G"之間的關(guān)系非常重要。如果G">G'，則材料為液態(tài)。如果G'>G"，則材料為固態(tài)。這種關(guān)系可通過(guò)tan delta(G"/G')來(lái)量化，也稱為損耗角正切或損耗因子，反映了黏彈性固體的阻尼特性。

這些模量通常通過(guò)動(dòng)態(tài)機(jī)械分析(DMA)或流變測(cè)量來(lái)確定，測(cè)量時(shí)對(duì)材料施加動(dòng)態(tài)應(yīng)力或應(yīng)變。

儲(chǔ)能模量和損耗模量的應(yīng)用

TA儀器如何應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)

沃特世-TA儀器提供測(cè)量?jī)?chǔ)能模量和損耗模量的高級(jí)解決方案，幫助研究人員和工程師了解和優(yōu)化材料特性。

在這種模式下，流變儀對(duì)材料施加正弦應(yīng)力或應(yīng)變，并測(cè)量由此產(chǎn)生的響應(yīng)。這樣就可以直接測(cè)量?jī)?chǔ)能模量(G')和損耗模量(G")。

HR 30可根據(jù)材料和測(cè)試需要配置各種附件，包括環(huán)境測(cè)試加熱爐，用于在-150℃至600℃范圍內(nèi)進(jìn)行溫度控制。

HR 30具有自動(dòng)間隙設(shè)置、法向力控制和多種溫度控制選項(xiàng)等先進(jìn)功能，可確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

DMA 850對(duì)樣品施加動(dòng)態(tài)振蕩力并測(cè)量其響應(yīng)。所得數(shù)據(jù)可提供有關(guān)儲(chǔ)能模量(E')和損耗模量(E")的詳細(xì)信息。

儀器可提供很寬的溫度范圍(-150℃至600℃)和頻率范圍(0.01Hz至200Hz)很寬，適用于各種材料和測(cè)試條件。

DMA 850可配備各種夾具配件（如雙/單懸臂、拉伸、壓縮等），以適應(yīng)不同的樣品幾何形狀和測(cè)試模式。

這些致動(dòng)器可對(duì)力和位移進(jìn)行精確控制，從而實(shí)現(xiàn)精確的動(dòng)態(tài)機(jī)械分析。

DMA 3200可以執(zhí)行各種測(cè)試，包括頻率掃描、溫度掃描和應(yīng)力松弛測(cè)試。

儀器的高靈敏度和高分辨率使其適用于測(cè)量?jī)?chǔ)能模量和損耗模量的微小變化，即使是軟質(zhì)材料和柔性材料也不例外。

TRIOS允許用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)收集準(zhǔn)確可靠。

軟件提供用于高級(jí)數(shù)據(jù)擬合、模型擬合和解析的工具，幫助用戶了解復(fù)雜的材料行為。

TRIOS可生成詳細(xì)的報(bào)告，便于分享和展示研究結(jié)果。

結(jié)論

深入全面地了解儲(chǔ)能模量和損耗模量對(duì)于優(yōu)化各種應(yīng)用材料的機(jī)械性能至關(guān)重要。TA儀器的Discovery HR 30、Discovery DMA 850、ElectroForce DMA 3200和TRIOS軟件等技術(shù)和產(chǎn)品所提供的完整解決方案，可為研究人員和工程師提供了精確測(cè)量和分析這些關(guān)鍵參數(shù)所需的工具。助力其開(kāi)發(fā)出滿足聚合物、藥物、電池和復(fù)合材料特定需求的高性能材料。