玻璃態轉(zhuan)化(hua)溫(wen)度(du)測定是(shi)材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)中的關(guan)鍵技(ji)術之壹(yi)
點(dian)擊(ji)次(ci)數:1266 更新(xin)時間(jian):2024-05-27
玻(bo)璃態轉化(hua)溫(wen)度(du)(Glass Transition Temperature,Tg)是(shi)指(zhi)玻璃(li)態物質(zhi)從(cong)玻璃態(tai)向高(gao)彈(dan)態(tai)或(huo)橡膠態轉(zhuan)變(bian)的(de)特(te)定溫(wen)度(du)。這壹(yi)物理(li)性(xing)質在材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)中具(ju)有(you)重要意(yi)義(yi),因(yin)為它(ta)關(guan)系(xi)到(dao)材(cai)料(liao)的(de)熱穩(wen)定性(xing)、力(li)學(xue)性(xing)能以(yi)及加(jia)工工藝等(deng)多(duo)個(ge)方(fang)面(mian)。因(yin)此,準(zhun)確(que)測定玻璃態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫(wen)度(du)對(dui)於(yu)研究和應(ying)用(yong)玻璃(li)態材(cai)料(liao)至(zhi)關(guan)重要。
玻(bo)璃(li)態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫(wen)度(du)的測定方法(fa)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang),其(qi)中常用(yong)的是(shi)差(cha)示掃(sao)描(miao)量(liang)熱法(fa)(Differential Scanning Calorimetry,DSC)。該方法(fa)通過測量(liang)樣(yang)品在加熱或(huo)冷(leng)卻(que)過程中的熱流(liu)變(bian)化(hua),從(cong)而確定玻璃態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫(wen)度(du)。在DSC實驗中,樣品(pin)和參(can)比(bi)物在(zai)相(xiang)同(tong)的溫(wen)度(du)程序下加(jia)熱或(huo)冷(leng)卻(que),由(you)於(yu)樣品(pin)的玻(bo)璃態轉化(hua)過程吸收(shou)或(huo)釋(shi)放(fang)熱量(liang),導(dao)致樣品(pin)和參(can)比(bi)物之間(jian)的(de)熱流(liu)發生變(bian)化(hua)。通(tong)過記(ji)錄這(zhe)種(zhong)熱流(liu)變(bian)化(hua),可(ke)以(yi)得(de)到(dao)樣品(pin)的(de)玻璃(li)態(tai)轉(zhuan)化曲線(xian),進(jin)而確(que)定玻璃態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫(wen)度(du)。
除了DSC之外,還有(you)其(qi)他壹(yi)些方法(fa)可以(yi)用(yong)於(yu)測定玻璃態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫(wen)度(du),如(ru)熱機(ji)械分析(Thermo-Mechanical Analysis,TMA)和動(dong)態(tai)機械(xie)分析(Dynamic Mechanical Analysis,DMA)等(deng)。TMA通(tong)過測量(liang)樣(yang)品在加熱過程中的尺寸變(bian)化(hua)來(lai)確(que)定玻璃態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫(wen)度(du),而DMA則通(tong)過測量(liang)樣(yang)品在動態(tai)載荷下(xia)的(de)模(mo)量(liang)和阻尼等(deng)參(can)數來確定玻璃態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫(wen)度(du)。
玻璃態轉化(hua)溫(wen)度(du)的測定對(dui)於(yu)理解(jie)玻璃(li)態材(cai)料(liao)的(de)物理(li)性(xing)質和應(ying)用(yong)性(xing)能具(ju)有(you)重要意(yi)義(yi)。例(li)如(ru),在(zai)高(gao)分子(zi)材(cai)料(liao)中,玻璃(li)態轉化(hua)溫(wen)度(du)是(shi)影(ying)響材(cai)料(liao)力(li)學(xue)性(xing)能和熱穩(wen)定性(xing)的關鍵因(yin)素之壹(yi)。通過測定高(gao)分子(zi)材(cai)料(liao)的(de)玻(bo)璃態轉化溫(wen)度(du),可以(yi)預(yu)測其(qi)在(zai)不同(tong)溫(wen)度(du)下的使用性(xing)能,從(cong)而為材(cai)料(liao)的(de)設(she)計(ji)和應(ying)用(yong)提供(gong)重要參(can)考(kao)。
此(ci)外,玻璃(li)態(tai)轉化溫(wen)度(du)的測定還對(dui)於(yu)優(you)化玻(bo)璃態(tai)材(cai)料(liao)的(de)加(jia)工工藝具(ju)有(you)重要意(yi)義(yi)。例(li)如(ru),在(zai)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)的(de)燒結過程中,玻璃(li)態轉化(hua)溫(wen)度(du)是(shi)影(ying)響陶瓷燒結行為和微觀結構的關鍵因(yin)素之壹(yi)。通過測定陶瓷材(cai)料(liao)的(de)玻(bo)璃態轉化溫(wen)度(du),可以(yi)優(you)化燒結工藝參數,提高(gao)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)的(de)致密性(xing)和力(li)學(xue)性(xing)能。