行业应用 | 使用TA仪器深入了解储能模量和损耗模量

什么是储能模量和损耗模量？

储能模量(E'或G')：储能模量是材料在变形过程中存储能量的能力，反映了材料的弹性或 “类固体 ”行为。它表示材料在受力变形时能储存多少能量，并在力被移除后释放掉。储能模量越高，意味着材料刚度越大，抗变形能力越强。

损耗模量(E"或G")：损耗模量表征材料变形过程中以热量形式耗散的能量，反映材料的黏性或 “类流体”行为。它表示材料在受力变形时损失了多少能量。损耗模量越大，说明材料的阻尼和能量耗散越大。

G'和G"之间的关系非常重要。如果G">G'，则材料为液态。如果G'>G"，则材料为固态。这种关系可通过tan delta(G"/G')来量化，也称为损耗角正切或损耗因子，反映了黏弹性固体的阻尼特性。

这些模量通常通过动态机械分析(DMA)或流变测量来确定，测量时对材料施加动态应力或应变。

储能模量和损耗模量的应用

TA仪器如何应对这些挑战

沃特世-TA仪器提供测量储能模量和损耗模量的高级解决方案，帮助研究人员和工程师了解和优化材料特性。

在这种模式下，流变仪对材料施加正弦应力或应变，并测量由此产生的响应。这样就可以直接测量储能模量(G')和损耗模量(G")。

HR 30可根据材料和测试需要配置各种附件，包括环境测试加热炉，用于在-150℃至600℃范围内进行温度控制。

HR 30具有自动间隙设置、法向力控制和多种温度控制选项等先进功能，可确保测量的准确性和可重复性。

DMA 850对样品施加动态振荡力并测量其响应。所得数据可提供有关储能模量(E')和损耗模量(E")的详细信息。

仪器可提供很宽的温度范围(-150℃至600℃)和频率范围(0.01Hz至200Hz)很宽，适用于各种材料和测试条件。

DMA 850可配备各种夹具配件（如双/单悬臂、拉伸、压缩等），以适应不同的样品几何形状和测试模式。

这些致动器可对力和位移进行精确控制，从而实现精确的动态机械分析。

DMA 3200可以执行各种测试，包括频率扫描、温度扫描和应力松弛测试。

仪器的高灵敏度和高分辨率使其适用于测量储能模量和损耗模量的微小变化，即使是软质材料和柔性材料也不例外。

TRIOS允许用户实时监控实验，确保数据收集准确可靠。

软件提供用于高级数据拟合、模型拟合和解析的工具，帮助用户了解复杂的材料行为。

TRIOS可生成详细的报告，便于分享和展示研究结果。

结论

深入全面地了解储能模量和损耗模量对于优化各种应用材料的机械性能至关重要。TA仪器的Discovery HR 30、Discovery DMA 850、ElectroForce DMA 3200和TRIOS软件等技术和产品所提供的完整解决方案，可为研究人员和工程师提供了精确测量和分析这些关键参数所需的工具。助力其开发出满足聚合物、药物、电池和复合材料特定需求的高性能材料。