热分析-DMS DMS (DMA)动态黏弹性分析仪-样品尺寸选择

Dynamic Mechanical Spectrometer (动态热机械分析仪)，一般常用DMS或DMA做为简称，其原理是使样品处于程式控制的温度下，通过对材料样品施加一个已知振幅和频率的振动，测量损耗因数( Tan d)随温度、时间、力量与频率的函数关系，用以精确测定材料的储存模量(E')、损耗模量(E”)、杨氏模量（E*）或剪切模量（G*）、粘弹性等机械行为，藉由所得數据的判断可知材料随温度变化的强度、黏性、弹性、Tg 点、制震效果、材料混煉效果、各种相转变点等。DMS被广泛应用于热塑性与热固性塑胶、橡胶、涂料、金属与合金、无机材料、复合材料等领域。


样品的大小与弯曲容易程度有关但与模数(Modulus)无关，这点是不容否认的，即使是脆弱的纸，一旦制成了5mm的厚纸板要扯开也是需要相当大的力量的；样品的尺寸对于DMS测量是相当重要的一个变数。多数DMS无法在测试开始之前就提供有效的数据或图型用以告知使用者所备制的样品是否适用，在这种情况下，往往使用者只能在测试了数小时后才能藉由中断的测试图型判断样品是因为模数太高、尺寸太大而无法被拉动，或是因为模数太低尺寸太小而在测量当中因升温而塌陷下来，不仅浪费测试时间，也使得样品备制成为测试者的梦魇。


SII (Seiko)DMS6100独特的形状因子计算公式及软件，可在测量开始前测试室温下样品尺寸与弹性模数的关系，可即时调整待测样品的尺寸，节省备制样品及测试的时间。 形状几合因子：取决于样品形状，尺寸和变形模式，与样品材质无关。 弹性模量：取决于样品材质，与样品形状，尺寸无关。
        当样品具有相同的弹性模量状况下，较大的形状因子值表示样品比较难以变形，反之，当该值变小，变形变得更加容易。举例来说，用以下公式显示用拉伸模式定义的形状因子。形状因子α，拉力F和变形系数x的值如下




σ =Stress(应力)
ε =Stain(应变)
E’ =Elasticity Modulus(弹性模数)
kf , kx：样品形状特殊系数，尺寸和形变模式。对拉伸测量来说，横截面积S及样品长度l成反比。

当使用者在实际使用DMS6100安装完样品后，开始测试之前，仅需按下一「Test」键即会出现以下图示，显示样品大小是否在尺寸內。

右图，横轴为弹性模量，緃轴为形状几合因子，室温下「Test」结果在绿色范围内为测试范围。同一件样品，截面积越大时，蓝色讯号会向上移动；反之，截面积越小时，蓝色讯号会向下移动。温度越高，样品的弹性模量越低，讯号往左移动；温度越低，弹性模量越高，讯号往右移动。


以下图为例，假设于室温测试时，蓝色讯号位于红线边缘上，表示样品截面积可能稍大无法符合测试需要，仪器可能在测试当中停止；依上图的指示，建议减少样品的厚度或宽度，蓝色讯号即会向下方移动到合适的范围内。假设，样品要从负温开始测量，蓝色讯号于降温后会向右移动而超出适合范围，因此，方式也是减少样品的截面积，使之右侧能有弹性空间往低温移动，方能符合测量条件需求。


正确的样品大小对于DMS测试是非常重要的，样品尺寸不正确会影响到模数测试的准确度，也容易在测试中产生振幅太小讯号不明显、样品坍塌、样品断裂…等问题，所以，在测试前善用DMS”尺寸因子测试” 的功能是非常重要的。