动态热机械分析测试(DMA)原理和应用

当需要对某材料进行热机械分析时，常用的方法就是DMA（动态热机械分析）和TMA（静态热机械分析）。相对比的话，DMA用的频率会更多一些，因为DMA可测定粘弹性材料在不同频率、不同温度、不同载荷下动态的力学性能。

一． DMA基本介绍

DMA是Dynamic mechanical analysis的缩写，即动态热机械分析。动态热机械分析（DMA）测量黏弹性材料的力学性能与时间、温度或频率的关系。样品受周期性（正弦）变化的机械应力的作用和控制，发生形变。用于进行这种测量的仪器称为动态热机械分析仪（又称动态力学分析仪）DMA。

二． DMA原理

动态热机械分析仪（DMA）被广泛用于材料的粘弹性能研究，可获得材料的动态储能模量，损耗模量和损耗角正切等指标。

DMA其测试原理同样是根据不同力学形态下弹性模量的变化来进行测试的，测试过程中，会对测试样品按照程序进行升温，同时施加周期性振荡的振荡力，以确定材料的弹性模量，同时测试材料的某些特征点，如玻璃化转变温度Tg值。DMA测试Tg及△Tg的方式较为精确，只是测试设备的成本相对较高。

DMA使一定几何形状的样品产生一个正弦形变。这样，样品能够经受一个可控的应力或应变。如果应力一定，那么样品将产生一定程度的形变。形变的大小与样品的刚度有关。里面的电动机产生正弦波，并通过驱动轴传送到样品上。驱动轴的柔度及用来固定驱动轴的稳定轴承显著地影响测试效果。

三． 应用范围

DMA主要应用于玻璃化转变和熔化测试，二级转变的测试，频率效应，转变过程的最佳化，弹性体非线性特性的表征，疲劳试验，材料老化的表征，浸渍实验，长期蠕变预估等最佳的材料表征方案。

相比于TMA（静态热机械分析仪）,DMA可测定粘弹性材料在不同频率、不同温度、不同载荷下动态的力学性能。DMA在我国应用较少，少部分高校和研究机构可从事DMA检测工作。

四． DMA特点

（1）只需要很小的样品即可在很宽的温度或频率范围测定材料的动态力学性能。

（2）DMA是研究高分子结构变化-运动-性能三者间关系的简便而有效的重要方法。

（3）DMA非常适合于在动态载荷下工作的产品结构以及配方设计。

DMA测试曲线有温度谱和频率谱两种

DMA分析可以得到的结果：

（1）直接结果：玻璃化转变温度范围，粘流温度或熔融温度，次级松弛转变温度，力学损耗能力，不同温度或频率下的力学性能。

（2）间接结果：耐热性能，耐寒性能，相容性能，老化性能，减震阻尼性能，加工工艺性能等。