60 χρόνια NETZSCH-Gerätebau: Στο Τμήμα Πολυμερών Υλικών του Πανεπιστημίου του Bayreuth

Ο μακροχρόνιος πελάτης μας, το Πανεπιστήμιο του Bayreuth, Γερμανία, χρησιμοποιεί επίσης ένα TG 209 F1 Libra^®. Μάθετε στην ακόλουθη αναφορά πεδίου πώς το Τμήμα Πολυμερών Υλικών του Πανεπιστημίου του Bayreuth χρησιμοποιεί το TG 209 F1 Libra^® σε συνδυασμό με το λογισμικό NETZSCH Kinetics Neo για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς γήρανσης των πλαστικών.

Αναφορά χρήστη από το Πανεπιστήμιο του Bayreuth:

Αντισταθείτε στις καταστροφές του χρόνου ή προβλέψτε τις

Πώς το Τμήμα Πολυμερών Υλικών του Πανεπιστημίου του Bayreuth χρησιμοποιεί το NETZSCH TG 209 F1 Libra^®σε συνδυασμό με το λογισμικόNETZSCH Kinetics Neo για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς γήρανσης των πλαστικών.

Όλοι γνωρίζουν πράγματα που βελτιώνονται με τον καιρό. Το κόκκινο κρασί μπορεί να είναι το πρώτο πράγμα που μας έρχεται στο μυαλό- ή ένα όμορφο, καλοδιατηρημένο αυτοκίνητο classic. Ωστόσο, κανείς δεν θα είχε συνήθως κόκκινο κρασί που παλαιώνει για 60 χρόνια, καθώς -σε αντίθεση με τα προϊόντα της NETZSCH-Gerätebau- δεν υπάρχει συνεχής προσπάθεια για τελειότητα στην οινοποίηση, ώστε να εξασφαλίζεται ένα τόσο υψηλό επίπεδο ποιότητας.

Υποβάθμιση πολυμερών - μια πρόκληση στις κατασκευές

Σε αντίθεση τόσο με το NETZSCH όσο και με το προαναφερθέν κόκκινο κρασί, οι ιδιότητες των πολυμερών δυστυχώς δεν βελτιώνονται πάντα με την πάροδο του χρόνου. Καθώς τα πλαστικά γερνούν, οι ιδιότητές τους συχνά αλλάζουν μέχρι να αποτύχει το υλικό. Σε μοριακό επίπεδο, οι ατομικοί δεσμοί στις πολυμερικές αλυσίδες σπάνε, με αποτέλεσμα να διαλύονται οι πλευρικές ομάδες ή να επέρχεται αστοχία της κύριας αλυσίδας. Η μετακρυστάλλωση, η μετανάστευση πλαστικοποιητή και ο σχηματισμός ρωγμών τάσης, ωστόσο, μπορούν επίσης να αναφερθούν εδώ ως επιπτώσεις γήρανσης.

Όλα αυτά έχουν κοινό χαρακτηριστικό ότι λαμβάνουν χώρα ως συνάρτηση της θερμοκρασίας και του χρόνου, το καθένα με διαφορετικά κινητικά μοντέλα αντίδρασης. Ένα πλεονέκτημα των αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα, ωστόσο, είναι ότι συχνά συνοδεύονται από μεταβολή της μάζας. Οι πλαστικοποιητές που εξέρχονται από τον όγκο, όπως τα αέρια προϊόντα της αποικοδόμησης του πολυμερούς, προκαλούν μείωση του βάρους. Ακολουθώντας αυτή την αρχή, χρησιμοποιούνται δυναμικές μετρήσεις TGA για τη διαλεύκανση της σχέσης μεταξύ θερμοκρασίας και αποικοδόμησης και -με βάση τα δεδομένα που λαμβάνονται- δημιουργείται ένα κινητικό μοντέλο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για προσομοιώσεις υπό ισόθερμες συνθήκες.

Στην προκειμένη περίπτωση, νέα συστήματα εποξειδικών ρητινών διερευνώνται για χρήση σε εξαρτήματα αεροσκαφών, τα οποία εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες. Τα υλικά αυτά πρέπει να αντέχουν στις δεδομένες συνθήκες, χωρίς αστοχία, τουλάχιστον για όσο χρόνο διαρκεί η διάρκεια ζωής του συγκροτήματος, ή ακόμη καλύτερα ολόκληρου του αεροσκάφους. Οι πραγματικές δοκιμές έκθεσης υπό τις συνθήκες λειτουργίας, ωστόσο, δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν για περίοδο 15 ετών. Έτσι, θα πρέπει να αναζητηθεί μια εναλλακτική λύση από το τσουβάλι των κόλπων για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των υλικών.

Θερμοβαρυμετρία ως βάση για προσομοιώσεις

Στο Τμήμα Πολυμερών Υλικών του Πανεπιστημίου του Bayreuth, ένα NETZSCH TG 209 F1 Libra^® χρησιμοποιείται για τέτοιες μετρήσεις. Οι άμεσες μετρήσεις θερμοκρασίας που πραγματοποιεί το όργανο επιτρέπουν τον ακριβέστερο καθορισμό της πραγματικής θερμοκρασίας, ακόμη και για ενδο- και εξώθερμες αντιδράσεις. Για τη δημιουργία προσομοιώσεων, απαιτείται υψηλός βαθμός ακρίβειας για τα εισαγόμενα σύνολα δεδομένων, δεδομένου ότι η διάδοση των σφαλμάτων θα πολλαπλασίαζε διαφορετικά τις αποκλίσεις. Χάρη στο κεραμικό εσωτερικό του TG, μπορούν να χαρακτηριστούν ακόμη και πολυμερή με ιδιαίτερα διαβρωτικά προϊόντα αποσύνθεσης.

Μοντελοποίηση και πρόβλεψη μέσω Κινητικής Neo

Οι περισσότερες χημικές αντιδράσεις δεν πραγματοποιούνται σε ένα μόνο βήμα- το ίδιο ισχύει και για τις αντιδράσεις διάσπασης των πολυμερών. Ανάλογα με το πολυμερές, μπορεί να προκύψει ένας συνδυασμός παράλληλων και σειριακών βημάτων. Με τη βοήθεια της Kinetics Neoμπορούν να δημιουργηθούν μοντέλα των συνολικών αντιδράσεων συνδυάζοντας αυτές τις επιμέρους αντιδράσεις. Σε κάθε βήμα μπορούν να αποδοθούν συγκεκριμένες παράμετροι. Το πρόγραμμα προσφέρει τόσο αυτόματη βελτιστοποίηση όσο και χειροκίνητη προσαρμογή κάθε τιμής. Με αυτόν τον τρόπο, ο χρήστης απολαμβάνει το μέγιστο των δυνατοτήτων. Το μοντέλο δημιουργείται με την προσαρμογή του στα πραγματικά δεδομένα μέτρησης. Η αξιολόγηση πραγματοποιείται με την εξαγωγή της τιμής R² ή του F-test.

Για τις περιπτώσεις στις οποίες το μοντέλο αποκαλύπτει σφάλμα small σε σύγκριση με τα μετρούμενα δεδομένα, οι προβλέψεις μπορούν να υπολογιστούν με βάση τη μαθηματική συνάρτηση του μοντέλου. Εδώ, γίνεται σαφές γιατί ο καλός εξοπλισμός μέτρησης, όπως το TG 209 F1 Libra^®, είναι απαραίτητος. Μόνο μέσω της εφαρμογής ακριβών δεδομένων μέτρησης μπορεί να δημιουργηθεί μια ακριβής προσομοίωση που να αντιπροσωπεύει σωστά την πραγματικότητα.

Περαιτέρω εφαρμογές του TG 209 F1 Libra^® στο τμήμα Μηχανικών Πολυμερών

Εκτός από την εφαρμογή που περιγράφηκε, το TG 209 F1 Libra^® χρησιμοποιείται για πολλούς άλλους χαρακτηρισμούς υλικών. Εξετάζονται ιδιότητες που σχετίζονται με τη βιομηχανία, όπως η περιεκτικότητα σε πληρωτικό υλικό σε θερμοπλαστικά ή η περιεκτικότητα σε όγκο ινών σε σύνθετα υλικά. Επίσης, μπορούν να απαντηθούν επιστημονικά ερωτήματα, όπως η θερμική σταθερότητα σε διαφορετικές ατμόσφαιρες των νεοαναπτυχθέντων δουρομερών. Αυτή η ευελιξία καθιστά το TG 209F1 Libra^® μια συσκευή που χρησιμοποιείται συνεχώς στο τμήμα.

Συγχαίρουμε το NETZSCH-Gerätebau για την ^60ή επέτειό του. Εάν το NETZSCH συνεχίσει να προχωρά με καινοτομία και να προσπαθεί για την τελειότητα, όπως έκανε στο παρελθόν, προσβλέπουμε σε πολλά ακόμη χρόνια επιτυχημένης συνεργασίας.

Πολλές ευχαριστίες στο Τμήμα Πολυμερών Υλικών του Πανεπιστημίου του Μπαϊρόιτ για την ενδιαφέρουσα αυτή έκθεση και τις θερμές ευχές. Ανυπομονούμε και εμείς για πολλά ακόμη χρόνια συνεργασίας!