温度测试

p　　武汉嘉仪通科技有限公司作为一家以薄膜物性检测为战略定位的高科技企业，一直专注于薄膜材料物理性能分析与检测仪器的自主研发，拥有一系列自主研发的热学相关分析仪器。其中，相变温度分析仪是嘉仪通热学分析仪器中非常有代表性的产品之一。br/ 相变温度分析仪(PCA)是根据材料相变前后光学性质(反射光功率)有较大差异的特性，在程序控温下，使用一束恒定功率的激光照射样品表面，记录反射光功率变化，形成反射光功率与温度变化曲线，从而确定相变温度的一款仪器。可以实现对相变材料进行相变温度的实时测定、新型材料(相变材料、相变储能材料)的稳定性测试及性能优化以及进行新型相变机理(晶化温度的尺寸效应、材料的结晶动力学过程等)的研究等功能。br/strongspan style="color: rgb(0, 176, 240) "为什么选择研发相变温度分析仪?/span/strongbr//pp　　相变材料(PCM-Phase Change Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。相变材料实际上可作为能量存储器，这种特性在节能、温度控制等领域有着极大的意义。这种非常重要的材料，可广泛应用在航天、服装、制冷设备、军事、通讯、电力、建筑材料等方面。但是在这种材料的科研过程中，理想的相变材料非常难找到，只能选择具有合适相变温度和有较大相变潜力的相变材料，而无损测试材料的相变温度却又是很难办到的。/pp　　嘉仪通正是发现了无损检测材料相变温度的重要性，想要帮助科研人员解决相变温度测试难题，进一步助力相变材料的应用发展，因此我们加大投入力度，从理论研究到工程化测试，不断攻坚克难，采用更加先进的测试方法和更加精密的控制系统，最终历时近6年时间，终于成功研发出了这款可以无损检测材料相变温度的精密仪器。/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/e832f85f-2f28-4ec9-8c44-f495fd028266.jpg" title="相变温度分析仪PCA-1200.png" alt="相变温度分析仪PCA-1200.png" width="400" height="275" border="0" vspace="0" style="width: 400px height: 275px "//pp style="text-align: center "strong相变温度分析仪 PCA-1200/strong/ppstrongspan style="color: rgb(0, 176, 240) "嘉仪通相变温度分析仪具有哪些功能特性?/span/strong/pp style="text-align: center "strong全新技术设计/strong/ppimg src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/f4dc9b2c-620c-4f33-9da4-2d0dcecca464.jpg" title="全新技术设计.png" alt="全新技术设计.png" width="350" height="330" border="0" vspace="0" style="float: left width: 350px height: 330px "/br/span style="color: rgb(0, 176, 80) "strongbr/无需基线，曲线趋势分析/strong/span/ppbr/br/span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong无需标样，绝对测算方法/strongstrong/strong/span/ppbr/br/span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong无损检测，无需破坏膜层材料结构/strongstrong/strong/span/pp style="text-align: center "br/br/strong功能特色/strong/pp· 采用高性能长寿命红外加热管进行加热，核心加热区采用抛物反射面设计，确保对样品进行有效全方位加热。/pp· 采用PID调节与模糊控制相结合的温控系统，可实现系统的高速跟随控制，可实现最快50℃/s升温速度。/pp· 以直线滚珠轴承作为组件支撑及运动导向关联件，确保送样的平稳可靠，行程限垫可有效确保导轨的行程范围。/pp· 压迫式弹针接触端可确保温度传感器的有效接通，同时其弹力可确保设备处于锁紧状态时方可进行加热操作等事宜，避免误操作。/pp· 组合隔温挡圈能有效形成前后隔离，确保温场均匀。/pp style="text-align: center "strong应用范围/strong/pp style="text-align: center "TiN薄膜，GeTe薄膜，ZrOsub2/sub薄膜，掺Ti的ZnSb薄膜，SiC薄膜，显示屏玻璃，形变记忆合金薄膜，NiAl复合薄膜，VOsub2/sub薄膜，PZT铁电材料，MgO/Ni-Mn-Ga薄膜，GST相变存储薄膜，金属Co薄膜，Alsub2/subO3薄膜，等/pp style="text-align: center "strong测试案例/strong/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong红外材料/strong/spanstrongbr/img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/b7da2f45-1e2a-4575-ad21-52c91c75b63a.jpg" title="四川大学提供的红外材料样品VO2.jpg" alt="四川大学提供的红外材料样品VO2.jpg"//strong/pp style="text-align: center "strong图1：VO2不同升温速率12℃/min、15℃/min/strong/pp style="text-align: center "strong(四川大学提供样品)/strong/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong复合材料/strong/spanstrongbr/img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/fa3ce443-ac01-434e-8bb7-f2fc8e00b90b.jpg" title="西南科技大学提供的复合材料样品铝镍合金复合薄膜.jpg" alt="西南科技大学提供的复合材料样品铝镍合金复合薄膜.jpg"//strong/pp style="text-align: center "strong图2：铝镍合金复合薄膜/strong/pp style="text-align: center "strong(西南科技大学提供样品)/strong/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong相变存储材料/strong/spanstrongbr/img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/f175574c-c528-4a7c-a745-aaf92126f24e.jpg" title="中科院微系统所提供的相变存储材料样品.jpg" alt="中科院微系统所提供的相变存储材料样品.jpg"//strong/pp style="text-align: center "strong图3：相变存储材料图/strong/pp style="text-align: center "strong(中科院微系统所提供样品)/strong/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong热电薄膜材料/strong/spanstrongbr/img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/a822a53d-5c63-41c6-a2ea-3237ee56ece0.jpg" title="深圳大学提供的热电薄膜材料样品掺Ti的ZnSb.jpg" alt="深圳大学提供的热电薄膜材料样品掺Ti的ZnSb.jpg"//strong/pp style="text-align: center "strong图4：热电转换薄膜材料(掺Ti的ZnSb)/strong/pp style="text-align: center "strong(深圳大学提供样品)/strong/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong氧化锆薄膜/strong/spanstrongbr/img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/63e8d2e4-4c04-4112-aa76-10f92a542629.jpg" title="清华大学提供的氧化锆薄膜样品.png" alt="清华大学提供的氧化锆薄膜样品.png"//strong/pp style="text-align: center "strong图5：ZrO2薄膜/strong/pp style="text-align: center "strong(清华大学提供样品)br//strong/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/e6c00cea-ef7b-4cca-a103-57181b6b0131.jpg" title="氧化锆薄膜与XRD对比图.jpg" alt="氧化锆薄膜与XRD对比图.jpg"//pp style="text-align: center "strong氧化锆薄膜与XRD对比图/strongbr//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong高温陶瓷材料/strong/spanstrongbr/img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/ffba8968-5aa8-4340-927b-bad7ff25421f.jpg" title="海南大学提供的高温陶瓷材料样品TiN薄膜硅基底.jpg" alt="海南大学提供的高温陶瓷材料样品TiN薄膜硅基底.jpg"//strong/pp style="text-align: center "strong图6：高温陶瓷材料(TiN薄膜硅基底)/strong/pp style="text-align: center "strong(海南大学提供样品)/strong/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong硬质合金薄膜材料/strong/spanstrongbr/img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/9b945867-70c2-4548-adcc-cb5a2dbc1488.jpg" title="武汉大学提供的硬质合金薄膜材料样品切削刀具.png" alt="武汉大学提供的硬质合金薄膜材料样品切削刀具.png"//strong/pp style="text-align: center "strong图7：切削刀具相变监测曲线/strong/pp style="text-align: center "strong(武汉大学提供样品)/strong/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 80) "strongSiC薄膜/strong/spanstrongbr/img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/05df342d-1488-40b8-bf7c-8cf2f1dbd1d5.jpg" title="中国电子科技集团第五十五研究所提供的SiC薄膜样品.png" alt="中国电子科技集团第五十五研究所提供的SiC薄膜样品.png"//strong/pp style="text-align: center "strong图8：SiC薄膜热膨胀系数监测曲线/strong/pp style="text-align: center "strong(中国电子科技集团第五十五研究所提供样品)/strong/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong显示屏玻璃/strong/spanstrongbr/img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/01d1e69a-88b7-4aae-9edc-c1864a7dce34.jpg" title="武汉天马提供的显示屏玻璃样品.png" alt="武汉天马提供的显示屏玻璃样品.png"//strong/pp style="text-align: center "strong图9：显示屏玻璃热膨胀系数监测曲线/strong/pp style="text-align: center "strong(武汉天马提供样品)/strong/pp style="text-align: right "strong（供稿：武汉嘉仪通）/strong/p

经常有客户在测试实验室现场问我们：“OTR、WVTR或CO2TR测试应该用什么温度来预估货架期？”这个问题很难准确回答，因为温度会直接影响渗透率的测试结果。通常会根据设置温度条件下的薄膜或包装件的渗透率来预估所需数值，虽然这是一个很好的方法，但仅适用在部分测试应用。温度对渗透率的影响有多大？当我们在理解渗透的原理时，要知道较高的温度会增加测试系统内的“能量”，使渗透分子移动（或扩散）得更快。更简单地说，渗透率随着温度的升高而增加。根据经验，温度每升高10°C，渗透率就会增加一倍。实际的情况会根据测试材料的不同而略有变化。下面是在从20°C到80°C温度变化下材料的渗透率曲线图。通过绘制这种图，我们可以估计各种温度条件下的渗透率。这种温度和渗透率数据遵循Arrhenius公式。如果数据显示为直线，使用Arrhenius公式可以计算其他温度的OTR。Arrhenius公式（lnTR与1/Temp K）绘制数据图就变成一个强大的预测工具。Arrhenius图可以很好地用于确定研究数据范围内的渗透率值。在推断较低（冷冻或干冰）温度条件时，也可以使用公式计算出渗透率。如果是更高的温度，则必须考虑材料的玻璃化转变温度，它会改变气体的渗透率及其Arrhenius关系。下图显示了同一材料的更高温度OTR结果，最高可达120°C。图示表明，材料的渗透率/温度关系确实发生了变化，高温范围内的曲线表明了这一点。上图所示，当温度低于材料玻璃化转变温度时，通过Arrhenius公式推算材料渗透率的方法效果最佳。考虑到样品的阻隔性能是否受到玻璃化转变温度以上温度升高的影响。120℃下的测试完成后，在低温下进行连续测试。结果表明，测试材料的OTR阻隔性能确实会随着玻璃化转变温度的变化而改变。然而变化并不剧烈，材料恢复得很好。关键注意事项当温度超过材料的玻璃化转变温度时，Arrhenius图则变得有限。对于品牌商和代加工商来说，理解这一点很重要，特别是对于有高温储存风险的产品。每个客户和材料都是独一无二的，以下建议是一个很好的参考。对氧气和湿度敏感的产品，根据产品的用途，可能是冷藏、环境温度或热仓库。预计最佳货架期由实际温度和湿度存储条件下的渗透率数据为准。当所需数据超出渗透分析仪的温度限制时，可以通过一系列连续温度测试生成Arrhenius图，以推算出材料在低温或高温下的渗透率。当在材料的玻璃化转变温度以上时，该方法则变得不太适用。最有效的渗透率数据是通过在相同的测试环境下对新的包装材料与现有材料进行测试比对得出的。

柔性材料在温度环境下力学性能测试技术应用柔性电子器件飞速发展，它们被广泛用于医疗诊断、监测和柔性机器人等领域。柔性电子涵盖有机电子、塑料电子、生物电子、纳米电子、印刷电子等，包括RFID、柔性显示、有机电致发光(OLED)显示与照明、化学与生物传感器、柔性光伏、柔性逻辑与存储、柔性电池、可穿戴设备等多种应用。随着其快速的发展，涉及到的领域也进一步扩展，目前已经成为交叉学科中的研究热点之一。Science将有机电子技术进展列为2000年世界十大科技成果之一,美国科学家艾伦黑格、艾伦马克迪尔米德和日本科学家白川英树由于他们在导电聚合物领域的开创性工作获得2000年诺贝尔化学奖。近几年，国内清华大学、西北工业大学、南京工业大学、华中科技大学等国内著*名大学都先后建立了柔性电子技术专门研究机构，柔性电子技术已经引起了我国研究人员的高度关注与重视，柔性电子领域的研究异常火热，使得该领域的发展日新月异并取得了长足的进展。近期，复旦大学复旦大学高分子科学系教授彭慧胜领衔的研究团队，成功将显示器件的制备与织物编织过程实现融合，在高分子复合纤维交织点集成多功能微型发光器件等相关成果发表在Nature。华中科技大学吴豪教授团队联合复旦大学李卓研究员，基于负泊松比超材料结构开发出高性能柔性电子皮肤。相关成果 “Flexible Mechanical Metamaterials Enabled Electronic Skin for Real-time Detection of Unstable Grasping in Robotic Manipulation” 发表在Advanced Functional Materials上。杭州师范大学朱雨田教授团队通过简单的原位还原和溶剂浇注技术，开发了由聚乙烯醇(PVA)、 柠檬酸(CA)和银纳米粒子(AgNPs)组成的可拉伸和透明的多模态电子皮肤传感器，它具有应变、温度和湿度方面的多种传感能力。在柔性材料（柔性玻璃、柔性OLED、柔性电池、柔性电子皮肤）以及柔性电子元器件等研究过程中，在一定温度环境下的力学性能（屈服强度、延伸率、泊松比、杨氏模量）是评价柔性材料应用场景维度的一个非常重要的指标， 也是制定柔性电子制造过程工艺关键参数。一般情况下，该类测试载荷精度要求较高，且样品小，在进行屈服、强度、延伸率等力学性能测试时，在实现温度冷热环境，拉伸功能同时还需配备非接触类视觉测量类仪器，如DIC。冷热原位拉伸微观应力应变解决方案冷热原位拉伸微观应力应变测试系统主要应用于小尺度的相关的柔性材料、生物、金属、有机聚合物、纤维等各种材料科学研究，可实现温度范围-190~600℃，温控精度±0.1℃ 最*大载荷5kN。冷热原位拉伸测试系统通过实时获取材料动态载荷下，形变和温度等数据，结合DIC联用进行材料微观结构分析数据，可实现定量分析材料微观力学性质、相变行为、取向变化、裂纹萌生和扩展、材料疲劳和断裂机制、材料弯曲、高温蠕变性、分层、形成滑移面以及脱落等现象，实现各种材料性能的研究。三维数字图像相关技术（DIC）具有准确性、稳健性和易用性的特点，已被广泛应用于应变测量。但是，对于需要高放大倍数的测量样品，3D测量仍很难达到测量需求，这主要是由于3D测量缺乏具有足够景深的光学元件，无法从不同视角获取3D分析所需的两张高放大率图像。WTDIC-Micro弥补了传统设备无法进行微小物体变形测量的不足，成为一种微观尺度领域变形应变测量的有力工具。 该测试系统采用模块化设计， 核心冷热原位拉伸台采用专利技术自主设计、加工制造，开发出集成化、多功能、兼容性强、变温范围大、灵活小巧，安装快捷方便、操作简单、性能可靠的冷热原位微观应力测试系统解决方案，且性价比高。1) 应用范围广：可用于金属、无机（半导体、陶瓷）、有机（生物、高分子、纤维）、复合涂层等多个学科的材料科学研究。2) 温控技术强：三种变温模块（半导体冷热、液氮/电热冷热等）可自由更换，变温范围-190~600℃，RT~1000℃，温控精度±0.1℃，具有自主产权核心温控模块算法；3) 载荷加载功能多：可更换多种专用夹具，可实现测试样品的拉伸、挤压、疲劳测试；最*大拉伸载荷5kN，载荷精度0.2%；拉伸速率达1 -100 um/s，最*大位移50mm；4) 变温拉伸台适应性强：可适配扫描电子显微镜、光学显微镜系统、X射线衍射仪等系统；5) 软件集成度高：集成温控、拉伸测试，可进行载荷、温度、位移多种参数设置，可结合灵活的阀值进行循环负载的复杂实验，可以实时进行材料研究应力应变；6) 软件界面表现丰富：系统软件提供多种模式的材料检测模式，温度、载荷、位移阈值设置，曲线生成，数据自动采集、多种格式输出；7) 技术支持：自主研发，定制开发灵活；提供全面的解决方案和技术指导。三维显微应变测量系统 WTDIC-Micro显微应用测量系统：光学显微镜和DIC数字图像相关技术的结合，可以满足纳米级精度测量需求。 使用方法步骤 在柔性小尺寸试样测试过程中，冷热原位拉伸测试系统的使用方法及步骤如下：(1) 通过专用的小试样散斑喷涂装置，制作散斑涂层。当然，也可以通过画线等方式制作标记，视频引伸计均可支持，但制作散斑涂层后面还可以扩展到其他用途，所以我们建议处理为散斑涂层。制作完成的试样类似下图。　　小尺寸试样散斑喷涂效果 (2) 将小试样放在对应的试验机上并夹持住冷热原位拉伸测试系统加载试样测试结果（1）应变-状态曲线（2）位移-状态曲线温度波动曲线（3）数据表格计算得到的位移场(上)和应变场(下) 总结：在柔性材料研究中，高精度实时获取不同温度下的应力应变数据，是解决柔性小尺寸试样变温环境应力应变测量问题的较佳方案。文天精策仪器科技（苏州）有限公司针对小尺寸试样力学试验中的测量难题，为用户提供成套解决方案，在小试样的加载装置、夹具设计、环境控制等方面提供完整的解决方案。