Materiais com controle térmico dinâmico
Introdução
Em geral
Análise térmica é um ramo da ciência dos materiais onde as propriedades dos materiais são estudadas à medida que mudam com a temperatura. Vários métodos são comumente usados, diferenciados entre si pela propriedade que está sendo medida:
A análise térmica simultânea (STA) geralmente se refere à aplicação simultânea de termogravimetria (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) à mesma amostra em um único instrumento. As condições de teste são perfeitamente idênticas para sinais TGA e DSC (mesma atmosfera, vazão de gás, pressão de vapor da amostra, taxa de aquecimento, contato térmico com o cadinho e o sensor da amostra, efeito de radiação, etc.). As informações coletadas podem até ser melhoradas acoplando o instrumento STA a um Analisador de Gases Evoluídos (EGA), como espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) ou espectrometria de massa (MS).
Outros métodos menos comuns medem a emissão de luz ou som de uma amostra, ou a descarga elétrica de um material dielétrico, ou o relaxamento mecânico em uma amostra tensionada. A essência de todas essas técnicas é que a resposta da amostra é registrada em função da temperatura (e do tempo).
É comum controlar a temperatura de uma maneira predeterminada, seja por um aumento ou diminuição contínua da temperatura a uma taxa constante (aquecimento/resfriamento linear) ou por uma série de determinações em diferentes temperaturas (medições isotérmicas escalonadas). Perfis de temperatura mais avançados foram desenvolvidos que usam uma taxa de aquecimento oscilante (geralmente senoidal ou de onda quadrada) (Análise Térmica Modulada por Temperatura) ou modificam a taxa de aquecimento em resposta a mudanças nas propriedades do sistema (Análise Térmica Controlada por Amostra).
Além de controlar a temperatura da amostra, também é importante controlar o seu ambiente (por exemplo, a atmosfera). As medições podem ser realizadas ao ar ou sob um gás inerte (por exemplo, nitrogênio ou hélio). Atmosferas redutoras ou reativas também têm sido utilizadas e as medições são realizadas até com a amostra cercada por água ou outros líquidos. Cromatografia gasosa reversa") é uma técnica que estuda a interação de gases e vapores com uma superfície. As medições são frequentemente feitas em temperaturas diferentes, portanto esses experimentos podem ser considerados sob os auspícios da análise térmica.
A microscopia de força atômica usa uma caneta óptica fina para mapear a topografia e as propriedades mecânicas das superfícies em alta resolução espacial. Ao controlar a temperatura da ponta e/ou amostra aquecida, uma forma de análise térmica espacialmente resolvida pode ser realizada.