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納米材料的熱物性測量-耐馳熱分析儀
閱讀：846 發(fā)布時間：2020-12-27前言：納米材料在制備、合成及產(chǎn)品質(zhì)量控制過程中的熱學(xué)性質(zhì)可通過多種耐馳熱分析技術(shù)進行表征,。例如,，碳納米管材料熱物性的定量測試主要包括熱擴散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù),、熱膨脹系數(shù)及比熱值,，但這些數(shù)值往往不在預(yù)期的范圍內(nèi)，特別是熱傳導(dǎo)性的測試遠遠低于預(yù)期值,。通過多種熱分析,、熱物性測量手段的結(jié)合，可以對納米材料的特殊性質(zhì)進行深入,、全面的探討,。
1. 量熱法,，如 DSC 和同步熱分析（TG-DSC）可用于研究納米金屬粉末或者金屬模板中納米束的熔融、納米材料的溫度誘導(dǎo)反應(yīng)及其穩(wěn)定范圍,。
碳納米管的熱穩(wěn)定性利用同步熱分析法（TG-DSC）可以有效研究不同氣氛對粉末樣品熱學(xué)行為的影響,。如圖1所示，兩個碳納米管樣品的熱穩(wěn)定性在氧化性條件下表現(xiàn)出明顯的差別,，這主要取決于它們的制備條件。兩個樣品的測試顯示組分中均含有約92.67％的氧化性碳,，在400～750℃溫度范圍內(nèi)燒失,。但是，與CNT相比,，改良型CNT樣品在氧化開始前的揮發(fā)性組分含量高出10 倍左右,，而剩余質(zhì)量（灰份）在1000℃時低3倍左右。這些CNT樣品氧化過程的溫度范圍遠遠低于金剛石樣品,。
2. 熱膨脹法可用于研究納米金屬粉末的燒結(jié)過程,。納米粉末的燒結(jié)將三種鈦酸鋇粉末分別研磨至不同尺寸的納米級微粒，利用熱膨脹儀進行測試（升溫速率：3K/min）,。如圖4所示,，顆粒尺寸對燒結(jié)溫度范圍有著明顯的影響，對于不含粘合劑的鈦酸鋇陶瓷,，其燒結(jié)溫度降低幅度超過80℃,，同時，燒結(jié)機理也發(fā)生相應(yīng)變化（見CTE曲線）,。
結(jié) 論：熱分析技術(shù)和熱物性測試可以提供納米材料的多種信息,，對這些納米材料的表征可以幫我們獲得熱效應(yīng)、穩(wěn)定性,、氧化行為,、燒結(jié)行為等多種熱物性數(shù)據(jù)。特別是熱傳導(dǎo)性的測試可以利用CNT的定向效應(yīng)來改善高分子復(fù)合物的導(dǎo)熱性能,。陶瓷和冶金粉末樣品中粘合劑的燒失與燒結(jié)也可通過熱分析測試與動力學(xué)分析進行有效的優(yōu)化,。