科研教程｜TG-DTG-DTA-DSC知识归纳

热分析技术在材料科学研究中扮演着至关重要的角色。通过在程序控制温度下测量样品的物理性质变化，研究人员可以获得关于材料结构、性能和反应动力学的宝贵信息。其中，热重分析（TG）、微商热重（DTG）、差热分析（DTA）和差示扫描量热法（DSC）是最常用的四种热分析方法。

热重分析（TG）是一种测量样品质量随温度或时间变化的技术。在程序控制温度下，TG可以揭示样品的热稳定性、分解温度和成分变化。例如，在研究复合材料中炭黑含量时，通过分析TG曲线，可以确定不同温度范围内的失重情况。研究表明，在100-200℃、400-500℃和600-800℃三个温度区间，样品分别失重12.2%、18.8%和29.8%。这些数据有助于研究人员了解材料的热分解行为。

微商热重（DTG）是对TG曲线进行微分得到的，它显示了样品质量变化的速率。DTG曲线上的峰可以快速确定最大反应速率对应的温度。与TG相比，DTG能够更清晰地显示样品的重量变化阶段，有助于识别不太明显的反应过程。

差热分析（DTA）通过测量样品与参比物之间的温度差来研究样品的热行为。在程序控制温度下，当样品发生相变、熔化等物理化学变化时，会吸收或释放热量，导致样品与参比物之间产生温度差。DTA广泛应用于研究高聚物在不同气氛中的热行为，以及共聚物的结构分析。

差示扫描量热法（DSC）则测量输入给样品和参比物的能量差。与DTA相比，DSC提供了更高的灵敏度和分辨率，能够更准确地量化样品的热效应。DSC曲线直接反映了样品的吸热或放热速率，可以用于测定样品的比热、分解温度和结晶过程等。

这四种热分析方法各有特点，但又相互关联。例如，通过比较DTG和DTA曲线，可以判断峰的引起原因。在实际应用中，研究人员常常结合使用这些方法，以获得更全面的材料信息。

热分析技术在材料科学中的应用非常广泛。除了成分分析和热稳定性研究外，它还被用于绘制相图、预测材料性能、研究固化反应等。例如，在金属材料研究中，热分析技术可以用来绘制二元金属相图，研究铸件成分与性能的关系，以及分析金属陶瓷材料的烧结温度。

随着科技的进步，热分析技术也在不断发展。新型热分析仪器的灵敏度、分辨率和自动化程度不断提高，为材料科学研究提供了更强大的工具。未来，结合微观结构观测技术的热分析方法将为材料科学带来更多的突破性发现。