動態熱機械法（DMA）的介紹

動態熱機械法是在程序控製溫度下，測量物質在振動負荷下的動態模量和阻尼與(yu) 溫度關(guan) 係的一種技術。

DMA可用於(yu) 測量材料變形時所存儲(chu) 和消耗的機械能。例如如果一個(ge) 材料收到變形並且接著解除變形，那麽(me) 一部分貯存的變形能要回複，這是材料的基本特性，即材料產(chan) 生阻尼振動。對於(yu) 理想的彈性體(ti) ，振動的能量是與(yu) 變形時加入的能量相等的。而大多數材料並不顯示出理想的彈性特性，所顯示出的是一種黏彈特性。其一部分變形能是以其他形式能量（如熱能）消耗的，這種能量消耗的趨向越大，由變形引起的振動阻尼也越大。在DMA測試中，試樣承受一正弦應力，該應力使試樣發生正弦應變，而這種應變要比應力滯後一個(ge) 相位差。根據所測定的數據可同時得到試樣的彈性模量和阻尼值，因此DMA廣泛應用於(yu) 黏彈性材料的實驗研究中。

動態熱機械法的儀(yi) 器種類較多，根據振動原理基本上可分成下列四類：

①自由振動類型；②強迫振動的共振類型；③強迫振動的非共振類型；④波動或脈衝(chong) 傳(chuan) 播類型。平白幹點量息釀現介紹其中強迫振動的共振類型的DMA儀(yi) 。它可簡便而迅速地測定模量和阻尼值。圖4.1-17為(wei) 這種儀(yi) 器的示意圖。其核心部分是環繞撓性軸自由振動的兩(liang) 根平行且平衡的試樣支撐臂。測量時把已知尺寸的材料夾在試樣支撐臂之間，試樣-臂-軸係統通過機電變頻器進行振動。振動的頻率和振幅由固定在傳(chuan) 動臂另一端的線性可變微分轉換器檢測。

所檢測的訊號傳(chuan) 送到機電變頻器，機電變頻器使試樣以恒定的振幅振蕩。所測得的共振頻率和衰減訊號由DMA儀(yi) 的記錄儀(yi) 記錄並打印出來。同該儀(yi) 器的基本原理是：移去黏彈性材料上所加應力，變形能在共振頻率下轉換成機械振動。因為(wei) 變形能是通過內(nei) 部分子運動（熱量）消耗的，於(yu) 是振動的振幅隨著時間而衰減或阻尼。阻尼速率是與(yu) 材料內(nei) 部能量的損耗速率成正比的。

根據這種能量的消耗或衰減可研究黏彈性材料分子結構和力學性能。

所測量的共振頻率和試樣楊氏模量的關(guan) 係式為(wei) ：

式中，E為(wei) 彈性模量，Pa；f為(wei) DMA頻率，Hz；J為(wei) 慣性臂矩，kg·m²;K為(wei) 軸的彈性常數，N·m/rad;D為(wei) 試樣夾緊間距，m;W為(wei) 試樣寬度，m;T為(wei) 試樣厚度，m;L為(wei) 試樣長度，m。

損耗能量或阻尼可直接轉換成tgδ值：

式中，V為(wei) DMA阻尼訊號，mv;f為(wei) DMA共振頻率，Hz;C為(wei) 體(ti) 係常數，約為(wei) 0.25Hz²/mv。

或者損耗模量 E’=Etgδ                                       (4.1-49)

DMA的主要應用有下列幾個(ge) 方麵：測定工程材料和複合材料的剛性；熱固性材料和半固化材料的固化和成型性能；與(yu) 黏彈性損耗有關(guan) 的抗衝(chong) 擊性能；與(yu) 阻尼性能有關(guan) 的振動損耗或噪音抑製；低能量相變的檢測；檢測黏滯阻尼產(chan) 生的熱量。

DMA在檢測二級相變方麵是熱分析技術中*靈敏的，即在DSC或TMA對玻璃態轉變或其他二級鬆弛過程測不出時，用DMA進行檢測特別有效。