Dilatometrie

Wofür wird die Dilatometrie eingesetzt?

Die Dilatometrie kann Materialeigenschaften wie den thermischen Ausdehnungskoeffizienten und die Glasübergangstemperatur messen. Die Methode kann auch wertvolle Informationen über Phasenänderungen und chemische Reaktionen in einer Probe liefern, wenn diese mit einer Dichteänderung einhergehen.

Typische Proben für die Dilatometrie umfassen Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe. Diese große Vielfalt an Proben ermöglicht den Einsatz der Methode in der Forschung und Qualitätskontrolle von Halbleitern, Kunststoffen und Baustoffen.

Derzeit ist die häufigste Anwendung der Dilatometrie die Messung des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTLE, α) von Metallen und anderen festen Materialien (ASTM E228) oder Kunststoffen (ASTM D696). Jedoch können auch andere wichtige Informationen über die Morphologie eines Materials mittels Dilatometriemessungen gewonnen werden. Dazu gehören das Verdichtungs- und Sinterverhalten von Keramiken sowie Temperaturen, bei denen Phasenübergänge in Metalllegierungen auftreten.

Die Dilatometrie wurde in der Vergangenheit zur Messung der Glasübergangstemperatur eingesetzt. Heutzutage werden Glasübergänge üblicherweise mit genaueren thermoanalytischen Methoden wie der thermomechanischen Analyse (TMA) und der dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) analysiert, die leichter zugänglich geworden sind.

Wie funktioniert die Dilatometrie?

Es gibt zwei Hauptarten der Dilatometrie: die Schubstangendilatometrie-Dilatometrie und die optische Dilatometrie. Die Messtechnik ist bei beiden unterschiedlich, aber sie funktionieren im Grunde genommen auf die gleiche Weise. Eine externe Wärmequelle wird auf eine Probe angewendet, und während die Temperatur steigt, werden die physikalischen Veränderungen der Probe (Volumen, Länge, Dichte und Phasenänderungen) aufgezeichnet.

Schubstangendilatometer vs. optisches Dilatometer

Bei der Schubstangendilatometrie steht die Probe in Kontakt mit einer Stange, die wiederum mit einem Dehnungsmessstreifen verbunden ist. Wenn die Probe erwärmt wird, dehnt sie sich aus und übt eine Kraft auf die Stange aus, wodurch die Dehnung aufgezeichnet wird. Diese Methode ist bei der Analyse harter Feststoffe wie Metalle und Keramiken sehr genau und kann CTLE-Werte bis zu 10 nm/m*°C messen. Weichere Materialien wie Kunststoffe können mit dieser Methode gemessen werden, wenn ihr CTLE größer als 1 µm/m*°C ist.

Die optische Dilatometrie verwendet ein berührungsloses Detektionsverfahren, bei dem eine Digitalkamera die mikroskopischen Änderungen der Probenabmessungen während der Erwärmung erfasst. Diese Methode ist vorteilhaft, da sie bei weicheren, duktileren Materialien wie Polymeren sowie bei spröden Kristallen, Dünnschichten und organischen Substanzen eingesetzt werden kann. Sie ist für Materialien mit einem CTLE größer als 1 µm/m*°C genau. Die optische Dilatometrie kann auch zur Untersuchung geschmolzener Materialien auf einem bestimmten Substrat unter Verwendung der Sessile-Drop-Technik angewendet werden. Diese Experimente ermöglichen die Bestimmung von Grenzflächeneigenschaften wie Kontaktwinkel oder Oberflächenspannung bei extrem hohen Temperaturen.

Benötigen Sie Thermoanalyse-Dienstleistungen?

Measurlabs bietet Messungen des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und zusätzliche thermische Analysen mittels Dilatometrie und mehreren weiteren Techniken an. Zu den verfügbaren Methoden gehören die thermomechanische Analyse (TMA), die dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) sowie die thermogravimetrische Analyse und weitere. Ob es sich nur um ein Dutzend Proben oder eine große Serie handelt, wir bieten wettbewerbsfähige Preise und liefern schnell zuverlässige Ergebnisse. Kontaktieren Sie uns über das untenstehende Formular, um ein Angebot anzufordern und die Details zu mit unseren Testexperten zu besprechen.