Lämpöanalyysit

Lämpöanalyysit ovat joukko analyyttisiä menetelmiä, joissa materiaalin fyysiset tai kemialliset ominaisuudet mitataan lämpötilan tai ajan funktiona. Näillä menetelmillä voidaan määrittää sulamispisteet, kiteytyminen, lämpökapasiteetti sekä massan- ja tilamuutokset erilaisten lämpötilojen aikana. Lämpöanalyysit ovat yleisiä sekä tutkimuksessa että laadunvarmistuksessa.

Keskeisiä lämpöanalyysitekniikoita ovat differential scanning calorimetry DSC, differential thermal analysis DTA, thermogravimetric analysis TGA sekä thermomechanical analysis TMA. DSC mittaa näytteen ja referenssin välistä lämpövirtaa lämpötilan funktiona, ja siitä voidaan saada tietoa sulamisista, kiteytymisestä sekä amorfien ja kerrostumien lämpötiloihin liittyvistä muutoksista. DTA seuraa näytteen ja referenssin lämpötilojen eroa, paljastaen endo- ja eksothermisiä tapahtumia. TGA mittaa massan muutosta lämpötilan tai ajan funktiona, mikä osoittaa haihtumista, hajoamista ja ylimääräisten aineiden poistoa. TMA seuraa näytteen mekaanista vasteen muutosta lämpötilan muuttuessa, kuten pituuden tai tilavuuden muutoksia.

Sovelluksia ovat muun muassa polymeerien ja lääkkeiden tutkimus, joissa määrätään sulamispisteet, lämmönsiirto- ja muutostapahtumat sekä lasituksen (glassy) siirtymät. Elintarvikkeissa tarkastellaan kosteuden ja lämpötilan vaikutuksia stabi-ilisuuteen, ja metallurgiassa sekä geologiassa tutkitaan lämpötilamuutosten vaikutuksia rakenteisiin sekä hajoamis- ja muutostapahtumiin liittyviä ominaisuuksia.

Tulosten tulkinta perustuu endo- ja exothermisiin signaaleihin, massanmuutoksiin sekä lämpötilakäyriin. Kalibrointi- ja mittausolosuhteiden hallinta, kuten kuumennusnopeus ja käyttämisen olosuhteet, ovat olennaisia luotettavuuden varmistamisessa.