科普知識丨同步熱分析儀是什么？

同步熱分析儀（Simultaneous Thermal Analysis, STA）是一種材料分析儀器，能夠同時測量樣品在受熱過程中的熱重（Thermogravimetry, TG）和差示掃描量熱（Differential Scanning Calorimetry, DSC）信號。這種同步測量能力使得研究人員能夠在一次實(shí)驗(yàn)中獲得多種熱學(xué)信息，從而更全面地了解材料的熱性能。

工作原理

同步熱分析儀的核心原理是通過精確控制樣品的溫度變化，同時監(jiān)測其質(zhì)量變化和熱量變化。熱重分析（TG）用于測量樣品在加熱或冷卻過程中質(zhì)量的變化，通常用于研究材料的熱穩(wěn)定性、分解溫度、揮發(fā)物含量等。差示掃描量熱（DSC）則用于測量樣品在加熱或冷卻過程中吸收或釋放的熱量，常用于研究材料的相變、熔融、結(jié)晶等熱力學(xué)行為。

應(yīng)用領(lǐng)域

同步熱分析儀廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、化學(xué)、制藥、食品科學(xué)等領(lǐng)域。在材料科學(xué)中，STA可以用于研究高分子材料、陶瓷、金屬合金等材料的熱穩(wěn)定性、分解行為、相變溫度等。在化學(xué)領(lǐng)域，STA可以用于研究化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)、反應(yīng)動力學(xué)等。在制藥行業(yè)，STA可以用于研究藥物的熱穩(wěn)定性、結(jié)晶行為等。在食品科學(xué)中，STA可以用于研究食品的熱分解、水分含量等。

優(yōu)勢

同步熱分析儀的主要優(yōu)勢在于其能夠同時提供熱重和差示掃描量熱數(shù)據(jù)，從而減少了實(shí)驗(yàn)次數(shù)，提高了實(shí)驗(yàn)效率。此外，由于TG和DSC信號是在同一實(shí)驗(yàn)條件下獲得的，因此可以更準(zhǔn)確地關(guān)聯(lián)材料的熱重變化和熱效應(yīng)，避免了由于實(shí)驗(yàn)條件不同而引入的誤差。

結(jié)論

同步熱分析儀作為一種多功能的熱分析工具，在材料研究和工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。其同步測量能力、高精度和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域使其成為研究材料熱性能的儀器。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，同步熱分析儀將繼續(xù)在材料科學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。