مشـاوره و پشـتیبانی

021-91303797

خدمات آنالیز خواص فیزیکی

آنالیز خواص فیزیکی

آنالیز خواص فیزیکی

برای شروع بحث در مورد آنالیز خواص فیزیکی لازم است بدانیم خواص فیزیکی به چه ویژگی هایی از ماده گفته می شود. خواص فیزیکی ، خواصی هستند که بدون تغییر در ترکیب شیمیایی مواد مورد آزمایش اندازه گیری می شوند. این خواص مانند سختی، چگالی، نقطه ذوب و جوش و انجماد به منظور مشاهده و توصیف مواد استفاده می شوند. خواص فیزیکی مواد بسیار متنوع هستند و برای بررسی این ویژگی ها از آنالیزهای مختلفی استفاده می شود که در ادامه به بررسی چند مورد از آن ها خواهیم پرداخت.

یکی از این خواص، دمای تغییر حالت یا تغییر فاز (Phase Transformation Temperature) است. روش آنالیز خواص فیزیکی که برای بررسی آن به کار می رود، آنالیز حرارتی است که خود روش های مختلفی دارد. در واقع آنالیزهای حرارتی فقط به منظور تعیین دمای تغییر فاز به کار نمی روند. روش های مختلف آن برای کاربردهای مختلف استفاده می شوند.

آنالیز خواص فیزیکی

مثالی از تفاوت خواص فیزیکی و شیمیایی مواد

خواص بعدی تعیین زاویه تماس برای مواد و سطوح آب گریز یا آب دوست است. به طور دقیق تر می توان گفت، آزمون زاویه تماس به منظور اندازه گیری زاویه تماس یک قطره (که معمولا آب می باشد) ، با یک سطح جامد کاربرد دارد. با کمک نتایج این تست می توان به میزان آب دوستی یا آب گریزی و یا تمایل به جذب سایر مایعات به غیر از آب را روی سطح بررسی کرد.

یکی دیگر از روش های آنالیز خواص فیزیکی مواد، هدایت سنجی است. آزمون هدایت سنجی ، مقاومت الکتریکی یک محلول را در مقابل عبور جریان الکتریسیته می سنجد. در واقع با سنجش هدایت یک محلول می توان به توانایی آن محلول در هدایت الکتریسیته پی برد.

آنالیز خواص فیزیکی

مثالی از چند نمونه خواص فیزیکی مواد

آزمون دیگری که برای محاسبه سطح ویژه و بررسی تخلخل های مواد استفاده می شود، تست BET است. این روش بر اساس محاسبه میزان جذب و واجذب گاز نیتروژن عمل می کند. علاوه بر سطح ویژه با کمک نتایج این تست می توان میانگین اندازه ذرات، میزان تخلخل ها، شکل تخلخل ها و اندازه آن ها را نیز به دست آورد.

از دیگر روش های آنالیز خواص فیزیکی ، آنالیز VSM می باشد. این آنالیز مورد توجه بسیاری از محققین در رشته های فیزیک، شیمی، مهندسی و علوم زیستی قرار دارد چرا که مواد مغناطیسی کاربرد گسترده ای دارند.

آنالیز حرارتی

آنالیز حرارتی روشی است که در آن تغییر ویژگی های فیزیکی ماده، زمانی که دما با برنامه ویژه ای تغییر می کند بررسی و اندازه گیری می شود. روش های آنالیز حرارتی در بررسی رفتار ماده حین افزایش دما به خصوص برای مواد اولیه و ترکیبات چند جزئی اهمیت ویژه ای دارند. از انواع روش های آنالیز حرارتی می توان به عنوان مکملی برای آنالیزهای دیگر مانند XRD و تصویربرداری میکروسکوپی مانند TEM و SEM استفاده کرد. خواصی که با کمک آنالیز حرارتی می توان تعیین کرد عبارتند از، آنتالپی، ظرفیت گرمایی، تغییرات جرمی و ضریب انبساط گرمایی.

آنالیز حرارتی

دستگاه آنالیز حرارتی

روش های آنالیز حرارتی

انواع روش های آنالیز حرارتی بر اساس روش آنالیز و پارامتر قابل اندازه گیری به چند دسته تقسیم بندی می شوند که معروف ترین آن ها شامل آنالیز حرارتی DSC ، آنالیز حرارتی DTA ، آنالیز وزن سنجی حرارتی TGA ، آنالیز حرارتی TMA و آنالیز حرارتی STA می شود. آنالیز حرارتی DSC به منظور اندازه گیری شار حرارت در مواد، آنالیز حرارتی TGA برای اندازه گیری جریان جرم در نمونه، آنالیز حرارتی TMA برای اندازه گیری تغییرات ابعادی نمونه و آنالیز حرارتی STA که تلفیقی از آنالیزهای DTA و TGA است، به منظور بررسی رفتار ماده در برابر تغییر دما استفاده می شوند. هم چنین آنالیز حرارتی DTA به صورت استفاده از دو ترموکوپل، یکی به عنوان نمونه آزمایش و دیگری شاهد و مقایسه این دو با یکدیگر می باشد.

آنالیز حرارتی DSC

با استفاده از آنالیز حرارتی DSC که به آن آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی نیز می گویند، ریزساختار و خواص ماده را می توان مورد مطالعه قرار داد. خواص فیزیکی و شیمیایی نمونه مورد نظر با کمک آنالیز حرارتی DSC قابل تعیین است.

آنالیز حرارتی DSC

دستگاه آنالیز حرارتی DSC

این آنالیز یک روش تجزیه حرارتی است که در آن تغییرات ظرفیت حرارتی ماده به عنوان تابعی از دما، به طور پیوسته اندازه گیری می شود. در آنالیز حرارتی DSC ، تغییر ظرفیت حرارتی در فشار ثابت اندازه گیری می شود. با کمک نتایج آنالیز حرارتی DSC می توان رفتار بلوری و آمورف مواد را درک کرد، انتقالات و حالات گذار چند شکلی و یوتکتیک و بسیاری خواص دیگر را به دست آورد و از آن در طراحی، ساخت و آزمون محصولات استفاده کرد.

آنالیز حرارتی DTA

آنالیز حرارتی DTA که به آن آنالیز حرارتی افتراقی نیز گفته می شود، یک روش آنالیز حرارتی است که شباهت زیادی به آنالیز حرارتی DSC دارد. در این روش، به نمونه مورد آنالیز و نمونه شاهد برنامه های سرمایش یا گرمایش یکسانی داده می شود و اختلاف دما بین این دو نمونه ثبت می شود.

آنالیز حرارتی DTA

دستگاه آنالیز حرارتی DTA

منحنی حاصل از آنالیز حرارتی DTA به صورت این اختلاف دما بر حسب زمان یا دما رسم می شود. دستگاه آنالیز حرارتی DTA اندازه نسبتا کوچکی دارد و قابل حمل می باشد. از این آنالیز برای تعیین آنتالپی و ظرفیت گرمایی، رسم دیاگرام های فازی، تعیین انرژی اکتیواسیون، مطالعه مواد سرامیکی و غیره استفاده می شود.

آنالیز حرارتی TMA

آنالیز ترمومکانیکی TMA یکی دیگر از روش های آنالیز حرارتی است که نسبت به سایر روش ها کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش، خاصیت مکانیکی ناشی از حرارت دهی به نمونه مورد بررسی قرار می گیرد. از این روش برای بررسی ضریب نفوذ و انبساط مواد استفاده می شود. هم چنین می توان آنالیز حرارتی TMA را به عنوان معیاری برای اندازه گیری ابعاد نمونه (طول یا حجم) نسبت به دما در شرایط اعمال تنش ثابت مکانیکی نیز تعریف کرد.

آنالیز حرارتی TMA

دستگاه آنالیز حرارتی TMA

آنالیز حرارتی STA

آنالیز حرارتی STA یا آنالیز حرارتی هم زمان تلفیقی از آنالیز گرماسنجی تفاضلی DTA و آنالیز وزن سنجی حرارتی TGA است. در این روش اثر اعمال حرارت یعنی تغییر دما و آنتالپی و تغییرات جرمی نمونه به صورت هم زمان انجام می شود. دستگاه آنالیز حرارتی STA دارای یک کوره، سنسور ایده آل و سایر لوازم جانبی است. نتایج حاصل از دستگاه آنالیز حرارتی STA برای اندازه گیری پارامترهای تغییر جرم نمونه، دمای انتقال کریستاله به شیشه ای، دمای تجزیه شیمیایی، پایداری حرارتی و غیره کاربرد دارد.

آنالیز حرارتی STA

دستگاه آنالیز حرارتی STA

آنالیز حرارتی TGA

آنالیز حرارتی TGA یا آنالیز وزن سنجی حرارتی TGA ، بر اساس تغییر جرم و یا وزن ماده در حین گرما دادن به آن می باشد. از این روش برای نمونه هایی می توان استفاده کرد که تجزیه شوند و یا با محیط اطراف خود واکنش دهند. در آنالیز حرارتی TGA نمونه در داخل بوته ای از جنس پلاتین یا آلومینا قرار گرفته و تغییرات وزنی آن با اعمال برنامه گرمایی بررسی می شود. نتایج آنالیز وزن سنجی حرارتی TGA به صورت منحنی تغییرات وزن نمونه بر حسب تغییرات دما گزارش می شوند.

آنالیز وزن سنجی حرارتی TGA

دستگاه آنالیز وزن سنجی حرارتی TGA

از آنالیز وزن سنجی حرارتی TGA برای مطالعه واکنش های حالت جامد، مطالعه و تعیین سرعت تبخیر، تصعید و تقطیر نمونه ها، تعیین رطوبت، بررسی خوردگی فلزات، بررسی روند کلسینه شدن کانی ها و غیره استفاده می شود. دستگاه آنالیز حرارتی TGA دقت بالایی دارد. نسبت به ضربه و فشار بسیار حساس است پس در حین استفاده از دستگاه آنالیز حرارتی TGA باید بسیار دقت عمل به خرج داد.

پس از بررسی آنالیزهای حرارتی سراغ سایر روش های آنالیز خواص فیزیکی می رویم.

تست BET

آنالیز BET که مخفف آنالیز Brunauer Emmett Teller است، روشی مبتنی بر جذب می باشد که برای بررسی میزان تخلخل ها، اندازه حفرات، محاسبه سطح ویژه نمونه های متخلخل و غیره استفاده می شود. اساس آنالیز BET بررسی میزان جذب گاز نیتروژن و میزان واجذب شدن آن توسط سطح ماده در دمای ثابت 77 درجه کلوین (دمای ثابت نیتروژن مایع) می باشد.

تست BET

مکانیزم جذب گاز روی سطح نمونه در تست BET

نحوه انجام آنالیز BET به این صورت است که، نمونه در مخزن حاوی نیتروژن مایع قرار داده می شود و با افزایش تدریجی فشار گاز، حجم گاز جذب شده توسط نمونه اندازه گیری می شود. بعد از آن، با کاهش تدریجی فشار گاز، میزان حجم گاز واجذب شده بررسی می شود. نتیجه آنالیز BET به صورت نمودار حجم گاز نیتروژن جذب شده و واجذب شده توسط نمونه مورد نظر در دمای ثابت ارائه می شود.

دستگاه BET

دستگاه BET علاوه بر موارد ذکر شده در قسمت قبل، توانایی اندازه گیری دانسیته سایت های فعال نمونه و توزیع آن ها، بررسی خواص جذبی نانوذرات و اندازه گیری دمای احیای اکسیدهای فلزی را نیز دارد.

دستگاه BET

دستگاه BET

دستگاه BET اغلب بر مبنای جذب فیزیکی یا شیمیایی و برنامه های دمایی کار می کند که با آن می توان مشخصات نمونه هایی مانند کاتالیست ها، نانوکاتالیست ها، نانوجاذب ها، نانوفیلترها و غشاها، نانوالیاف، نانولوله ها، لایه های نازک و ساختارهای نانومتخلخل را شناسایی و تعیین کرد. به غیر از گاز نیتروژن می توان از گازهای دیگری مانند اکسیژن، هیدروژن، کربن مونوکسید و آرگون نیز در دستگاه BET استفاده کرد.

آزمون زاویه تماس

از آزمون زاویه تماس برای اندازه گیری زاویه تماس یک قطره که معمولا آب است، با یک سطح جامد استفاده می شود. خاصیت ترشوندگی سطح توسط آزمون زاویه تماس قابل بررسی است. ترشوندگی که ناشی از نیروهای بین مولکولی است، توانایی برقراری تماس یک مایع با یک سطح جامد را مشخص می کند. میزان آب دوستی و آب گریزی سطح وابسته به این است که اندازه زاویه کوچکتر یا بزرگتر از 90 درجه باشد. زاویه تماس صفر، به معنای سطح آب دوست و کاملا خیس و زاویه 90 درجه مرز بین آب دوستی و آب گریزی است. نتایج آزمون زاویه تماس شامل یک سری تصاویر می باشد که از قطره قرار گرفته روی سطح گرفته شده است و با کمک معادلات موجود می توان زاویه مورد نظر را به دست آورد.

آزمون زاویه تماس

نمونه ای از تصویر حاصل از آزمون زاویه تماس همراه با زوایای ایجاد شده

دیلاتومتری

آزمون دیلاتومتری (Dilatometry) یا انبساط سنجی روشی برای اندازه گیری میزان انبساط یا انقباض نمونه های جامد، پودری، چسب یا مایعات حین حرارت دهی یا خنک کردن نمونه می باشد. یک مثال ساده برای درک مفهوم دیلاتومتری ، دماسنج جیوه ای است. سرعت انبساط جیوه در دمای معمولی، ثابت است به همین دلیل می توان تغییرات حجم جیوه موجود در ستون دماسنج را به دما نسبت داد. با کمک آزمون دیلاتومتری می توان ضریب انبساط حرارتی مواد و آلیاژها، دمای انتقال شیشه ای و دمای نرم شوندگی را به دست آورد. تغییرات فازی و رفتار حرارتی نمونه نیز با آزمون دیلاتومتری قابل بررسی است.

 دیلاتومتری

دستگاه تست دیلاتومتری

هدایت سنجی

همان طور که پیش تر نیز به آن اشاره کردیم، هدایت سنجی به صورت تعیین مقاومت الکتریکی یک محلول در مقابل عبور جریان الکتریسیته تعریف می شود. از روش هدایت سنجی در کاربرد تجزیه کمی و کیفی ترکیبات یونی، بررسی تعادل های شیمیایی، تشکیل کمپلکس های فلزی و تجزیه آب و خاک استفاده می شود. هدایت سنجی به دو روش مستقیم و روش هدایت سنجی تیتراسیون انجام می شود. در روش اول که به ندرت از آن استفاده می شود، هدایت حاصل از یون های مختلف به صورت کلی و جمعی به دست می آید. در روش تیتراسیون هدایت سنجی ، اندازه گیری هدایت برای نقطه پایانی تیتراسیون انجام می شود و برای نمونه های مختلفی کاربرد دارد.

دستگاه هدایت سنج

دستگاه هدایت سنج که با نام های کنداکتومتر یا ECسنج نیز شناخته می شود، برای اندازه گیری و به دست آوردن میزان هدایت محلول و مقاومت الکتریکی آن استفاده می شود. در واقع دستگاه هدایت سنج یک مقاومت سنج است که مداری شامل یک پل وتستون دارد که محلول مورد آزمایش در یکی از شاخه های این پل قرار گرفته و مقاومت الکتریکی آن تعیین می شود. بعد از آن، مقاومت الکتریکی به هدایت الکتریکی تبدیل شده و به صورت علامت هدایت الکتریکی در خروجی دستگاه هدایت سنج نمایش داده می شود. مدار دستگاه هدایت سنج در شکل زیر نشان داده شده است.

هدایت سنج

مدار AC پایه دستگاه هدایت سنج برای اندازه گیری مقاومت محلول

آنالیز VSM

آنالیز VSM یا مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی (Vibrating Sample Magnometer) روشی برای مطالعه خواص مغناطیسی مواد مختلف است. نتایج آنالیز VSM به صورت منحنی های هیسترزیس یا منحنی های حلقه پسماند می باشد که با تحلیل آن ها می توان پارامترهایی مانند وادارندگی، مغناطیس اشباع و نفوذپذیری مغناطیسی را به دست آورد. هم چنین با کمک نتایج آنالیز VSM می توان مواد را در دسته بندی های مواد فرو، پارا و ابرمغناطیس طبقه بندی کرد.

آنالیز VSM

تصویر دستگاه VSM

دستگاه VSM بر اساس قانون القای فارادی کار می کند. در دستگاه VSM ، یک جریان القایی در سیم پیچ های موجود در آن ناشی از ارتعاش نمونه و اعمال میدان مغناطیسی ایجاد می شود که متناسب با مغناطش نمونه است. این جریان القایی به رایانه متصل به دستگاه VSM منتقل شده و با نمایش حلقه پسماند، مغناطش نمونه اندازه گیری می شود.

خدمات آنالیز خواص فیزیکی

خدمات آنالیز خواص فیزیکی که شامل چند مورد از آنالیز ها و آزمون های ذکر شده می باشد، در بسیاری از مراکز ارائه دهنده خدمات آزمایشگاهی، موسسات تحقیقاتی و دانشگاه ها انجام می شود. دریافت خدمات آنالیز خواص فیزیکی پس از انتخاب آزمون موردنظر و تحویل نمونه یا نمونه ها به مرکز موردنظر امکانپذیر است. هم چنین می توانید تحلیل نتایج حاصل از آنالیزهای موردنظر را به صورت بخش درخواستی خدمات آنالیز خواص فیزیکی از مرکز ارائه دهنده خدمت بخواهید.

آنالیز خواص فیزیکی

محققی در حال انجام یکی از آزمون های خواص فیزیکی

هزینه آنالیز خواص فیزیکی

هزینه آنالیز خواص فیزیکی بسته به اینکه کدام یک از خدمات و آنالیزها مدنظر شما باشد با یکدیگر متفاوت است. هم چنین تعداد نمونه های مورد نظر برای انجام تست و درخواست خدمات اضافی، هزینه آنالیز خواص فیزیکی را بالاتر خواهد برد. از طرفی هر چه موسسه و یا مرکز ارائه دهنده خدمات، دارای تجهیزات و دستگاه های مدرن تری باشند و خدمات کامل تری را ارائه دهند، به هزینه آنالیز خواص فیزیکی اضافه خواهد شد.

متنوع ترین خدمات صنعتی
بررسی و مقایسه ارائه دهندگان خدمات
محتوای تخصصی
مشاوره تخصصی رایگان
ثبت نام رایگان ارائه دهندگان