1. Phân tích nhiệt quét vi sai là gì?

Trong nghiên cứu vật liệu, chúng ta thường quan tâm đến không chỉ nhiệt lượng tổng thể mà còn quan tâm đến quá trình trao đổi nhiệt, tức là sự biến đổi nhiệt lượng theo thời gian hay theo nhiệt độ. Chính vì vậy mà xu hướng đo nhiệt lượng theo nguyên tắc liên tục hay còn gọi là kỹ thuật quét nhiệt đã ra đời và ngày càng phát triển mạnh.

Phân tích nhiệt quét vi sai – Differential Scanning Calorimetry (DSC) là một trong những kỹ thuật phân tích nhiệt được sử dụng phổ biến và rộng rãi trong nghiên cứu vật lý chất rắn, khoa học vật liệu và hóa học. Kỹ thuật này đo sự khác biệt về lưu lượng nhiệt (heat flow) của mẫu và so với mẫu đối chứng theo thời gian hoặc nhiệt độ trong điều kiện gia nhiệt, làm lạnh hoặc điều kiện đẳng nhiệt.

Đây là kỹ thuật đo lường phổ biến nhất để phát hiện các quá trình thu nhiệt và tỏa nhiệt cũng như xác định nhiệt độ biến đổi và enthalpy của chất rắn và chất lỏng dưới dạng hàm của nhiệt độ. 

Phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) giúp xác định nhiệt độ và dòng nhiệt liên quan đến quá trình chuyển đổi nhiệt trong vật liệu, được sử dụng để đo dòng nhiệt vào hoặc ra khỏi mẫu khi mẫu tiếp xúc trong khoảng nhiệt độ đã được cài đặt sẵn. 

Nguyên tắc

Có thể xem quét nhiệt vi sai là kỹ thuật đo nhiệt độ theo thời gian dùng kỹ thuật đo nhiệt lượng, thực hiện theo nguyên lý đo vi sai, tức là đo đồng thời trên mẫu đo S và mẫu so sánh R. Đối với DSC, đại lượng được khảo sát chính là nhiệt lượng, trong khi nhiệt độ tác động lên mẫu thay đổi theo chương trình đã được cài đặt sẵn. 

2. Ứng dụng của phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai (DSC)

Quá trình phân tích nhiệt đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp bao gồm polymer, vật liệu tổng hợp, dược phẩm, thực phẩm, dầu mỏ, hoá chất vô cơ & hữu cơ và nhiều ngành công nghiệp khác. Thiết bị phân tích nhiệt được sử dụng để đo lưu lượng nhiệt, sự giảm khối lượng, thay đổi kích thước hoặc các tính chất cơ học bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Các đặc tính bao gồm quá trình nóng chảy, kết tinh, thuỷ tinh hoá, liên kết chéo, oxy hoá, phân huỷ, bay hơi, hệ số giãn nhiệt và mô đun. Những thử nghiệm này cho phép người sử dụng kiểm tra hiệu năng sử dụng cuối cùng, thành phần, biến đổi, độ ổn định, cấu trúc phân tử và tính linh động của vật liệu. 

Phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai được sử dụng cho môt số mục đích phổ biến bao gồm: kiểm tra, lựa chọn, so sánh và đánh giá hiệu năng sử dụng cuối cùng của vật liệu trong các lĩnh vực nghiên cứu, giảng dạy, kiểm soát chất lượng và sản xuất công nghiệp như là một công cụ quản lý chất lượng hữu ích.

3. Ưu điểm và tính năng của phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai (DSC)

Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là mức độ dễ dàng và nhanh chóng mà nó cung cấp để xem các chuyển đổi trong vật liệu dưới tác động của nhiệt độ. Chuyển tiếp thủy tinh là điều quan trọng để hiểu vật liệu trong các doanh nghiệp làm việc với bất kỳ vật liệu polyme nào. Trong các mẫu kim loại, dược phẩm và chất hữu cơ tinh khiết, có thể thấy sự thay đổi pha hoặc nhiều dạng thù hình cũng như kiểm tra độ tinh khiết của vật liệu. Bằng cách này, các đơn vị cung ứng hay sản xuất nguyên liệu thấy được sự thay đổi nhiệt lượng của nguyên liệu, qua đó đánh giá được chất lượng nguyên liệu. Vì những lý do này, kỹ thuật phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) là kỹ thuật phân tích nhiệt phổ biến nhất và luôn ưu tiên trong nhiều phòng thí nghiệm phân tích, kiểm soát quá trình, đảm bảo chất lượng và phát triển nghiên cứu.

DSC cung cấp thông tin định tính và định lượng về quá trình chuyển đổi vật liệu như quá trình chuyển đổi thủy tinh, kết tinh, đóng rắn, nóng chảy và phân hủy. Đối với một số quá trình chuyển đổi này, DSC không chỉ có thể cung cấp nhiệt độ mà tại đó xảy ra quá trình chuyển đổi (phản ứng) và tổng nhiệt lượng tham gia, mà DSC còn có thể cung cấp thông tin có giá trị về tốc độ (động học) của phản ứng. Hơn nữa, với sự ra đời của các chương trình phân tích dữ liệu dựa trên máy tính với phần mềm dễ sử dụng, khả năng thu được thông tin động học như vậy đã trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn. 

4. Phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) từ TA instruments ứng dụng được cho các phép đo nào?

Các tính chất đo được bằng kỹ thuật DSC của TA Instruments bao gồm thủy tinh hóa, kết tinh “lạnh”, thay đổi pha, nóng chảy, kết tinh, ổn định sản phẩm, sự lưu hóa/ động học của sự lưu hóa và ổn định oxy hóa. Công nghệ Tzero™ DSC của TA Instruments đã được cấp bằng sáng chế và được công nhận là một cách đo nhiệt lượng chính xác. Công nghệ Tzero cho phép đo trực tiếp nhiệt lượng và cung cấp kết quả nhanh hơn và chính xác hơn.

Tất cả các thiết bị phân tích nhiệt của TA Instruments được sản xuất chính xác theo tiêu chuẩn với những công nghệ và quy trình hiện đại cho dữ liệu chính xác và độ lặp lại cao. Nhiều Model được thiết kế sẵn đáp ứng các nhu cầu khác nhau; phù hợp với yêu cầu trong nghiên cứu R&D cần có độ nhạy cao cũng như các quy trình kiểm soát chất lượng. Công nghệ tự động cho phép tối đa hoá năng suất phòng thí nghiệm trong tất cả môi trường kiểm tra. 

Mua thiết bị phân tích nhiệt quét vi sai ở đâu?