簡介
在材料科學領域，了解材料的黏彈性能對于開發和優化產品至關重要。其中兩個關鍵參數是儲能模量(E'或 G')和損耗模量(E"或 G")。這些參數分別提供了對材料剛度和阻尼特性的深入了解，對于從聚合物和藥物到電池和復合材料等各種應用都至關重要。在本文中，我們將探討什么是儲能模量和損耗模量、它們的意義，以及TA儀器的優秀技術(包括Discovery HR30、Discovery DMA 850、ElectroForce DMA 3200和TRIOS 軟件)如何幫助研究人員和工程師應對這些挑戰。
什么是儲能模量和損耗模量？
儲能模量(E'或G')：儲能模量是材料在變形過程中存儲能量的能力，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能儲存多少能量，并在力被移除后釋放掉。儲能模量越高，意味著材料剛度越大，抗變形能力越強。
損耗模量(E"或G")：損耗模量表征材料變形過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損失了多少能量。損耗模量越大，說明材料的阻尼和能量耗散越大。
G'和G"之間的關系非常重要。如果G">G'，則材料為液態。如果G'>G"，則材料為固態。這種關系可通過tan delta(G"/G')來量化，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。
這些模量通常通過動態機械分析(DMA)或流變測量來確定，測量時對材料施加動態應力或應變。
儲能模量和損耗模量的應用
TA儀器如何應對這些挑戰
沃特世-TA儀器提供測量儲能模量和損耗模量的高級解決方案，幫助研究人員和工程師了解和優化材料特性。
Discovery HR 30混合型流變儀：HR 30是業內biaogan級的混合流變儀，可提供精確、全面的流變數據。它可在旋轉和振蕩兩種模式下工作，可對黏彈性能進行詳細表征。
振蕩模式
在這種模式下，流變儀對材料施加正弦應力或應變，并測量由此產生的響應。這樣就可以直接測量儲能模量(G')和損耗模量(G")。
溫度和專用附件
HR 30可根據材料和測試需要配置各種附件，包括環境測試加熱爐，用于在-150℃至600℃范圍內進行溫度控制。
高級功能
HR 30具有自動間隙設置、法向力控制和多種溫度控制選項等先進功能，可確保測量的準確性和可重復性。
Discovery DMA 850：Discovery DMA 850是一款高性能動態機械分析儀，擅長測量材料的黏彈性能。
動態測試
DMA 850對樣品施加動態振蕩力并測量其響應。所得數據可提供有關儲能模量(E')和損耗模量(E")的詳細信息。
溫度和頻率范圍
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試條件。
夾具系統
DMA 850可配備各種夾具配件（如雙/單懸臂、拉伸、壓縮等），以適應不同的樣品幾何形狀和測試模式。
ElectroForce DMA 3200：ElectroForce DMA 3200將動態機械分析與ElectroForce®技術相結合，可進行精確測量。
電磁致動器
這些致動器可對力和位移進行精確控制，從而實現精確的動態機械分析。
多功能測試
DMA 3200可以執行各種測試，包括頻率掃描、溫度掃描和應力松弛測試。
高靈敏度
儀器的高靈敏度和高分辨率使其適用于測量儲能模量和損耗模量的微小變化，即使是軟質材料和柔性材料也不例外。
TRIOS軟件：TRIOS軟件是與TA儀器配套使用的功能強大的數據采集和分析平臺。它提供實時數據可視化、高級數據擬合和模型擬合功能以及全面的報告工具。利用TRIOS，研究人員可以輕松分析和解釋儲能和損耗模量數據，從而深入了解材料特性。
實時數據可視化
TRIOS允許用戶實時監控實驗，確保數據收集準確可靠。
高級數據分析
軟件提供用于高級數據擬合、模型擬合和解析的工具，幫助用戶了解復雜的材料行為。
綜合報告
TRIOS可生成詳細的報告，便于分享和展示研究結果。
結論
深入全面地了解儲能模量和損耗模量對于優化各種應用材料的機械性能至關重要。TA儀器的Discovery HR 30、Discovery DMA 850、ElectroForce DMA 3200和TRIOS軟件等技術和產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量和分析這些關鍵參數所需的工具。助力其開發出滿足聚合物、藥物、電池和復合材料特定需求的高性能材料。
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