05.10.2022 by Aileen Sammler
60 лет NETZSCH-Gerätebau: История динамико-механического анализа
Идеальное упругое поведение, т.е. полное и немедленное возвращение к исходной форме после прекращения действия силы, существует только в теории. На практике свойства всех материалов зависят от частоты, которая может быть как более, так и менее выраженной из-за внутреннего трения. Такое поведение называется вязкоупругим.
Динамический механический анализ (ДМА) является незаменимым методом определения вязкоупругих свойств большинства полимерных материалов, таких как армированные и неармированные термопласты, дюрометры или эластомеры. С помощью этого метода анализа можно количественно исследовать механические свойства в зависимости от температуры, времени и частоты приложенной осциллирующей нагрузки на образец.
В октябре мы расскажем об истории создания DMA и представим подробную информацию о широком ассортименте продукции DMA и ее многогранном применении в области контроля качества, исследованияarcи разработки.
Как мы уже сообщали в последние месяцы нашей кампании, посвященной 60-летнему юбилею NETZSCH-Gerätebau, NETZSCH изначально специализировалась только на высокотемпературном диапазоне, т.е. на керамике, стекле, металлах и строительных материалах. Позднее компания захотела активно работать в обширном секторе полимеров и поэтому интенсивно занялась низкотемпературным диапазоном. Для комплексного анализа полимеров наряду с методами ДСК и ТГА был необходим динамико-механический анализ (ДМА), который в то время, в начале 90-х годов, еще нуждался в развитии.
7 мая 1992 года компания NETZSCH-Gerätebau GmbH представила первый прибор DMA 442 на выставке analytica в Мюнхене. Через некоторое время он был переименован в DMA 242, так как в это время родилась серия приборов 200, состоящая из DMA, DSC 200 и TG 209. С DMA 242 также был разработан первый прибор NETZSCH на базе программного обеспечения Windows (ранее работавший под управлением DOS)! DMA 242 охватывал температурный диапазон от -150°C до 600°C - уже широкий для своего времени.
Целью было определение вязкоупругих свойств полимеров и композитов, а именно комплексного модуля упругости E (модуль запаса E', модуль потерь E"), коэффициента потерь tan δ(tan delta), а также термических фазовых переходов, таких как стеклование. Новый прибор DMA был ориентирован в первую очередь на крупных производителей автомобилей и их поставщиков, сектор электроники, а также пищевые технологии и фармацевтику.
Первый прибор, проданный в 1993 году, был поставлен в Южную Корею. Интересно, что область применения была не в полимерном, а в пищевом секторе: Новый клиент использовал DMA для анализа жевательных мишек, измеряя поведение восстановления, чтобы установить корреляцию с жевательным поведением.
Революционное многочастотное измерение
Первый DMA имел только три держателя для образцов - для изгиба, сжатия и проникновения. Позже были разработаны держатели для образцов на растяжение и линейный сдвиг. В 1999 году NETZSCH расширил температурный диапазон до -170°C благодаря новой системе охлаждения CC200 LN2 на основе жидкого азота.
Абсолютно революционным в то время было многочастотное измерение для создания так называемой мастер-кривой, которая использовалась для экстраполяции поведения материала на частотах, выходящих за пределы диапазона измерений. Эта программная функция уже была интегрирована в стандартное программное обеспечение.
"В дополнение к наиболее часто используемым на практике данным анализа, таким как модуль упругости и модуль потерь, а также коэффициент потерь tan δ, программное обеспечение, конечно же, позволяет представить многозадачную работу (одновременное измерение и оценка), а также многомодульную работу со всей серией 200 (одновременная работа нескольких модулей)...", - говорилось в тогдашней брошюре NETZSCH DMA 242.
Запатентованная технология и лучший DMA на рынке
Вы, наверное, помните - Стефан Кнаппе уже знакомил нас с вехами истории DSC в апреле. Вот его высказывание о революционном на тот момент приборе DMA 242: "DMA был первым прибором в истории компании, с помощью которого мы не только проводили термический анализ, но и дополнительно определяли механические свойства при различных усилиях, деформациях и частотах, важных для практики. Запатентованная система датчиков перемещения ("straine gage") была новаторской для того времени с разрешением до 0,5 нм (нанометров!)".
Стефан Кнаппе работает в нашей компании уже более 30 лет. В 90-х годах он занимал должность менеджера по продукции для серии приборов 200 с ДСК, ТГА и ДМА. Поскольку в то время сайт NETZSCH не был так хорошо известен в области полимеров, он упаковал настольный прибор DMA в багажник своего автомобиля и отправился в путешествие по Германии, чтобы посетить клиентов - с успехом: к 1995/96 году мы уже имели высокий уровень осведомленности и имели лучший DMA на рынке.
Затем последовали многочисленные семинары по DMA в Германии, а затем и в других странах Европы и в Китае. В период с 1996 по 2004 год в Зельбе проводились популярные встречи пользователей DMA для обсуждения и проведения испытаний в реальных условиях по таким важным параметрам, как частота, сила, амплитуда деформации, температурный диапазон, тип держателя образца, геометрия образца, консистенция образца и т. д.
Дополнительные приборы, DMA 242 C и DMA 242 D, были выпущены в 2000 и 2013 годах соответственно.libraВерсия C имела пятимерную жесткость системы и использовалась при замене стали на более легкие, почти такие же жесткие углепластики в автомобильной промышленности.
Выпуск DMA 242 E Artemis
В 2013 году на сайте NETZSCH появилась модель DMA 242 E Artemis. Он отличается целым рядом инноваций:
- Более высокий диапазон усилий: ±12 Н в динамике и 12 Н в статике
- Более 30 различных держателей образцов
- Генератор влажности: например, для исследования влияния воды в качестве пластификатора для полиамидов
- Proteus®программное обеспечение ®, совместимое с другими приборами NETZSCH, такими как DSC, TGA, DIL, TMA, DEA
- Прямое сравнение кривых с результатами других методов измерения NETZSCH
Благодаря модульной конструкции, разнообразию держателей образцов и систем охлаждения, DMA 242 E Artemis и сегодня способен охватить широкий спектр применений и условий хранения образцов. Разнообразные возможности расширения делают его идеальным прибором для любой лаборатории, а значит, надежным и долгосрочным вложением средств.
Подробнее здесь: DMA 242 E Artemis - NETZSCH Анализ и тестирование
На следующей неделе вы узнаете, как NETZSCH вышел на рынок резины и шин с помощью высоконагруженного DMA. Следите за новостями!