新橙彩票代理歡迎您的到來!

技術支持
當前位置:首頁 > 技術支持 > 熱分析專家錢義祥:熱分析儀器方法選擇的哲理
熱分析專家錢義祥:熱分析儀器方法選擇的哲理
發表時間:2019-06-24  |  點擊率:99

   應用先進儀器和方法進行科學與技術的基礎研究和應用開發。如何選用近代先進儀器和科學方法呢?錢義祥老先生的這篇“熱分析儀器(方法)選擇的哲理”将有助伱選擇先進儀器和科學方法。幫助伱從多種備選對象中進行挑選與确定,使伱學會擇優選擇。


錢義祥老先生某次出差夜晚其學生拍攝

 

1.1 "選擇"的哲理

 

  人,不由自己的選擇而出生,朦胧地踏上漫長的選擇之路。選擇伴随科學人的一生,漸進漸行,格物緻理(探究事物的原理法則,而總結為理性知識并加以運用)。人是選擇的主體,“選擇”是一個最易産生共鳴的話題。

 

  從哲學的角度看,選擇是反映主體與客體關系的一個範疇,主體與客體在相互作用過程中,主體根據其自身的存在現狀、目的需要、價值尺度,對依賴主體活動而存在的事物的多種可能性關系進行分析、比較,抉擇。它是主體積極能動、自覺自由的本質力量的一種表現。這種力量存在于人的一切活動過程中,既存在于人的思維過程中,也存在于人的實踐行為中。

 

  1.1.1研究方法是一個不斷發展的動态過程。

 

  科學研究是一個動态的永無止境的探索過程。研究方法總是以符合研究需要為前提,與科學研究相适應,因此研究方法也是一個不斷發展的更新過程。

 

  前人的研究成果,概括地說,無非是資料、研究方法和結論三個方面。我們研究前人的研究成果,主要目的是了解他獲得的結論及獲得這個結論的方法。科學史的書籍記錄了科學家的發現和科學家獲得發現的方法。可見研究方法及其選擇在科學研究中的重要性。方法的選擇要具有合理性、新穎性、獨創性、可實現性。為避免選擇性偏差,對研究課題和熱分析方法了解得越深越多,選擇熱分析方法就越有依據,就越合理和适用,越能滿足科學研究的需要。

 

  1.1.2熱分析方法選擇的主體是人

 

  選擇是一個詞語,這個詞語主要是指一個人要挑選什麼,要做出什麼決定,選取什麼.這是一個很重要的字眼。“選擇”是存在于人的思維和實踐行為方式中的積極能動的能力。

 

  熱分析方法選擇的主體是人,是人的實踐行為。人的具體行為方式是由人的選擇來确定的。選擇決定于主體,并不是說主體可以随意選擇。主體的選擇不僅受到客觀外部條件的制約,也受到主體自身存在狀況的限制。

 

  在一定的外部條件下,人的能力是選擇的關鍵。應該培養,發展、完善主體, 提高主體的選擇能力。成功的選擇,能最大限度地實現目的,滿足主體的需要。

 

  熱分析方法的選擇不僅受到主體自身存在狀況的限制,也受到客觀外部條件的制約。受儀器的制約和限定的典型事例是微重力下的熱分析研究。微重力科學作為一門近代科學,是随着載人航天活動的發展而迅速發展的。微重力的熱分析研究有望應用于空間材料科學,其研究障礙乃在于缺乏研究儀器和研究方法。目前商品化的熱分析儀器僅适用于在萬有引力條件下進行熱分析實驗,微重力條件下的熱分析儀器尚待開發。微重力的熱分析研究必定伴生新的研究方法的創立。方法的創立反過來又指導微重力的熱分析研究。

 

  選擇意味着在多種事物中挑選一種事物或多種事物。熱分析方法選擇過程中,選擇本身也是一種探索,乃是對人的選擇能力的一種檢驗。

 

  選擇是一個過程,有可能在彈指一瞬間完成;有時通過“試錯”來選擇熱分析方法和實驗方法;某些特例,也有可能永遠選擇不到一個好的方法來研究伱的問題。如熱分析動力學研究,要從諸多的熱分析動力學方法中選擇、修改或建立新的動力學方程并非是件容易的事。實驗、選擇和修改動力學方程常常耗費幾個月或更長的時間。

 

  1.1.3高分子物理近代研究方法

 

  選擇正如人要走路,面對多條路,走哪條路?如何走這條路?便是伱的選擇了。科學研究亦如此。“高分子物理近代研究方法”是一本如何選擇科學研究方法進行高分子物理研究的參考資料。

 

  “高分子物理近代研究方法”由高分子物理和近代研究方法二個詞複合組成。“高分子物理”的研究内容是高分子的結構、高分子材料的性能和分子運動的統計學;近代研究方法有高分子光譜及波譜分析、X射線分析、高聚物熱分析、高聚物顯微分析。人們選擇近代研究方法研究高分子物理中的諸多問題。選擇過程是屬于人的行為活動,需要寬厚、交叉的基礎知識和精深的專業知識,而且要有豐富的實踐活動。由具有高分子物理背景和科學分析儀器背景的複合型人才擔當高聚物結構(性能)的表征和研究是佳的選擇。因為他們具有“多種學科在他頭腦裡彙合”的優勢。

 

  1.2熱分析方法選擇

 

  “熱分析方法選擇”是在第二屆江蘇省熱分析技術應用與進展學術研讨會(2008年—揚州)上提出來的。是幾十年的熱分析實踐中悟出的一個概念,是關于“熱分析方法選擇”問題的哲學思考。

 

  “熱分析方法選擇”有二層意思:

 

  第一層意思是:“選擇”是一個哲學問題(概念),是一種思維方式。“熱分析方法選擇”是“選擇”的哲學思想在科學研究中的應用實例。

 

  第二層意思是:“選擇”是一種行為活動,貫穿于熱分析方法選擇和實驗條件選擇的全過程。

 

  1.2.1科學研究與方法的關系:

 

  每一項科學技術研究成果的取得,都是運用一定的研究方法的結果。而每一項重大的科學理論或技術突破,往往伴生新的研究方法的創立。方法的創立來源于實踐,反過來又指導科學技術研究實踐活動。

 

  科學研究是一個艱苦的探索過程,沒有行之有效的方法,就無法達到研究的目的。方法的選擇和應用是否适當是決定研究工作是否有成效的一項關鍵性因素。

 

  方法是指用于完成一個既定目标的具體技術和工具。要方法行之有效,就必須對方法進行有選擇的、合理的運用。

 

  方法問題是解決實際問題不可逾越的現實問題,方法的選擇很大程度上決定着研究的進展和效果。要針對具體問題,有目的地選擇适用的方法。對于方法選擇的準則依次是适用,高效簡單、完美。在科學研究中選擇熱分析方法時可參考這個标準。

 

  1.2.2熱分析儀器(方法)選擇

 

  熱分析方法是近代研究方法之一,它在科學研究中有極為廣泛的應用。在對熱分析方法已基本掌握的基礎上,讨論這些方法的優缺點和适用範圍, 擇優選擇。

 

  在科學研究中,“熱分析方法選擇”突出體現了“選擇”的哲學思想的普适性。它包括二個内容:熱分析方法(儀器)選擇和實驗方法(條件)建立。

 

  熱分析方法包括 DSC、TG/DTA、TMA、DMA 和熱分析+。各種方法有各自的特點和适用範圍,同時它們之間又存在密切的聯系。不同的熱分析儀器(方法)應用在不同的研究領域。科研人員根據研究内容,選擇合适的熱分析方法,如下圖。
 

 


    上圖表明:熱分析應用是按轉變、反應與熱物性參數進行分類。這種分類方法具有很強的概括性。可以囊括各個學科領域的所有應用。熱分析應用進一步細分,并選擇相應的熱分析方法。

 

  物理轉變:

 

  涵蓋結晶、晶型轉變、汽化、升華、吸附、解吸附、吸水、居裡點轉變、玻璃化、液晶轉變、熱容轉變等。

 

  化學反應:

 

  涵蓋分解、氧化、還原、固态反應、燃燒、聚合、樹脂固化、橡膠硫化、催化反應等。

 

  物質特性參數:

 

  比定壓熱容、純度、膨脹系數、熱導率等。

 

  熱分析是一種解決問題的實用技術。“熱分析怎樣來解決伱的問題?伱的問題怎樣用熱分析來解決?”,伱面臨的就是選擇熱分析儀器(方法)來解決伱的問題。選擇先于實驗,貫穿于科學研究的整個過程。根據研究内容,選擇熱分析儀器(方法)。選擇活動的主體是科研人員,要體現主體的能動性,即體現科研人員的能力和特有的積極能動的自由本質力量。在選擇過程中,科研人員對研究内容和熱分析儀器(方法)進行分析、比較,然後做出合理有效的選擇。針對具體問題,有目的地選擇合适的熱分析方法。

 

  列舉幾個實例:

 

  1. 玻璃化轉變測量方法的選擇

 

  高分子物理中有一個重要的轉變—玻璃化轉變。研究玻璃化轉變有三種熱分方法:DSC、TMA、DMA。哪種方法好呢?根據樣品的特性,伱要做出合理的選擇。一般情況下,粉末樣品通常選用DSC方法; 樹脂固化樣品通常選用TMA方法;成型制品通常選用DMA方法。

 

  DSC、TMA、DMA測量玻璃化轉變的方法原理及靈敏度不同,如下表:

 

  DSC:檢測的物理量是比熱容 Cp 比熱容變化約30%

 

  TMA:檢測的物理量是膨脹系數 α 膨脹系數增加多至300%

 

  DMA:檢測的物理量是模量 E 模量變化高達3個數量級

 

  由上表可知:儀器靈敏度DSC < TMA < DMA。 測量高聚物的玻璃化轉變,DSC方法制樣方便。但玻璃化轉變的信号很微弱時,那麼就要改為選用TMA、DMA方法。封裝材料使用的環氧樹脂,通常選用TMA測定固化産物的玻璃化轉變溫度Tg和△Tg。

 

  2. 高聚物次級轉變的熱分析方法選擇

 

  為什麼要選擇DMA方法來研究次級轉變呢?

 

  從被選擇的客體及其特性說起。被選擇的客體是DMA方法和次級轉變。

 

  用DSC方法測量高聚物的熱性能,能夠檢測到高聚物的Tg,但檢測不到高聚物的次級轉變Tβ。因而研究工作就在玻璃化轉變層面戛然而止。僅僅測量玻璃化轉變滿足不了材料力學性能研究的需要。

 

  DMA方法研究高聚物在交變應力作用下的力學狀态和熱轉變。非晶高聚物力學性質随溫度變化,它的力學狀态是玻璃态、玻璃化轉變區、高彈态及黏流态;發生的轉變有次級轉變、玻璃化轉變、流動轉變。DMA方法方便地測試到高聚物的次級轉變、玻璃化轉變、流動轉變,因此用DMA方法研究次級轉變打破了高聚物研究止步于玻璃化轉變的現狀。

 

  高聚物發生的次級轉變和玻璃化轉變都是松弛過程。玻璃化轉變是高聚物中鍊段由凍結到自由運動的可逆轉變。次級轉變是高聚物中小尺寸運動單元由凍結到自由運動的可逆轉變。從材料結構、分子運動角度進行邏輯推理,潛意識感到次級轉變和玻璃轉變存在一定的關聯性。但高分子物理和研究報告中,很少有人提及次級轉變和玻璃轉變的關聯性,故隻能淡墨輕描。選擇DMA方法測試次級轉變、玻璃化轉變及其關聯性就有它的現實價值。DMA方法測量高分子材料的玻璃化轉變和次級轉變,獲得與材料的結構、分子運動、加工與應用有關的特征參數。因而在評價材料的耐熱性與耐寒性、共混高聚物的相容性、樹脂-化劑體系的固化過程、複合材料中的界面特性和高分子的運動機理等方面具有非常重要的實用與理論意義。研究高聚物次級轉變和玻璃化轉變都很重要,都是不容忽視的。選擇DMA方法研究高聚物的玻璃化轉變、次級轉變和Tβ-Tg是一個富有創造性的想象力。

 

  高聚物在玻璃化溫度以下,鍊段運動是凍結的,但更小的運動單元仍然可以發生運動,出現多個次級轉變。高聚物次級轉變之一是Tβ,它是一個非常有用的參數:它表征材料韌-脆轉變,是材料的脆化溫度和低溫使用的極限溫度;Tβ-Tg是高聚物發生物理老化的溫度區間;β轉變時力學内耗峰tanδ值與材料的沖擊強度有對應關系;Tβ-Tg是屈服冷拉的溫度區間,是加工工藝的必須控制的參數之一。

 

  DMA是利用分子運動由局部原子振動變為區域的鍊段運動及更小的運動單元的運動引起高聚物的黏彈性大幅變化的原理測量高聚物的熱轉變。DMA方法的靈敏度高,它不僅可測定玻璃化轉變溫度Tg,還可測定次級轉變溫度Tβ。圖中藍顔色框中的tanδ即為高聚物的次級轉變溫度Tβ。均相非晶态高聚物的

 

3. 物理老化和化學老化研究的熱分析方法選擇

 

  高聚物在使用過程中,會發生化學老化、物理老化和光老化。它們發生在不同的溫度區間,測定這些特征溫度是必須的。

 

  化學老化通常發生在Tg以上,采用DSC、TMA、DMA方法測定得到玻璃化轉變溫度Tg。

 

  物理老化通常發生在Tβ-Tg之間,采用DSC、TMA、DMA方法測定得到玻璃化轉變溫度Tg。選擇DMA方法測量得到次級轉變溫度Tβ。

 

  未物理老化塗層A

 

  物理老化塗層B

 

  塗層溫度低于Tg時,發生物理老化。由于物理老化塗層的應力對溫度的依賴性,用Tg曲線區域内的極小值表征(圖中B線2點處),其幅度的大小與物理老化程度有關。物理老化影響材料的機械、熱和電性能。一般來說,彈性模量和硬度随着物理老化而增大,而應力松弛速率變化使玻璃态的膨脹性降低。

 

  PDC的結構示意圖 光化學反應量熱儀PDC

 

  光化學反應量熱儀PDC的原理:是将不同波長、不同照射強度下的紫外光照射在試樣上,測量熱效應。它既可進行光固化實驗,也可以進行高聚物的光老化研究。

 

  4. 選用多種熱分析方法,全面表征高聚物的熱性能。

 

  為了全面表征高聚物的熱性能,“全選”不失為一種很好的選擇。就是選擇DSC、TG、TMA、DMA方法,全面表征高聚物的熱性能。

 

  成功的科學家往往把所需要的各種方法巧妙地結合起來綜合運用。這也是常見的方法選擇。如熱分析與FTIR、GC/MS、MS聯用。

 

  5. 絕熱材料的熱分析方法選擇

 

  溫石棉是導熱性極差的絕熱材料。

 

  溫石棉中含有Mg(OH)2。Mg (OH)2脫水方程式如下:

 

  Mg(OH)2 → MgO + H2O↑-△H

 

  由方程式可知:Mg (OH)2脫水時,它既有重量損失,而且伴有能量吸收。因此Mg(OH)2含量可用TGA方法定量,也可以用DSC方法測定。

 

  由于溫石棉導熱性差,選用DSC方法,依吸熱峰面積定量Mg(OH)2含量,誤差較大。而選用TGA方法,TG曲線上顯現的失重台階就是氫氧化鎂的脫水量。根據失重台階計算Mg(OH)2的含量,數據準确,重複性好。

 

  6. 标準試驗方法

 

  鑒于熱分析方法的結果受諸多實驗因素的影響,為利于熱分析的學術交流

 

  和相互間的數據比較,國際标準化組織就幾種主要熱分析方法及應用制定了一系列标準和規範。如差示掃描量熱法(儀)的标準和規範、熱重法的标準、熱機械分析的标準、動态力學性能的标準。實驗都要按标準和規範執行。如玻璃化溫度測定、熔融-結晶過程測量、比熱容測定、氧化誘導期測定、結晶動力學測定、分解溫度和分解速率測定、分解動力學測定、線性膨脹系數測定、針入度測定、模量、損耗因子、應力-應變曲線等。

 

  研究材料和制造産品時,有相應的國際标準、國家标準、行業标準,産品标準。按标準試驗方法進行實驗是一種強制性的選擇。如封裝材料T260/T288/T3O0(Time to Delaminate)熱分層時間或稱“爆闆時間”測定必須按規定的标準方法進行。

 

  借鑒熱分析文獻綜述中提及的熱分析方法和實驗方法也是一種選擇。

 

  開發新的熱分析方法和實驗方法,适應研究的需要。

 

  7. 改造已有的方法以适應解決實際問題的需要

 

  外加電場、拱形銅片、夾具組合等DMA實驗是夾具适應性改造的實例。

 

  外加電場的DMA實驗

 

  外加電場:将外加電場加在樣品兩端,測定試樣在外加電場的條件下,實時原位研究納米複合材料的電刺激--形狀記憶效應。

 

  選用壓縮夾具。樣品嵌在自制的限止長度變化的試樣固定器上,整體置放在下探頭。上探頭臨界接觸試樣的弧形部位,如圖所示。

 

  采用應力控制模式,測定應力 —應變曲線。就得到了客戶要求的規定形變量下的應力值。它是撓度測定的反過程。

 

  标準夾具組合使用:上夾具用壓縮夾具,下夾具用雙懸臂夾具。

 

  用下夾具夾持薄膜試樣。薄膜試樣上固定放置一個直徑6mm的氧化锆圓柱體。然後将上夾具(壓縮夾具)壓在氧化锆圓柱體上。

 

  循環加載/下載應力,進行應力—應變循環實驗。

 

  測定試樣蹦床落點的力學性能。

 

  8. 移植方法

 

  移植方法是當前科學方法發展的重要方面。移植包括科學概念、原理、方

 

  法以及技術手段等,從一個領域移植到另一個領域,或科學方法相互滲透和轉移,多種方法形成一個新的方法。移植方法是科學整體化趨勢的表現之一。熱重/差熱分析-固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用系統是移植方法的實例。

 

  固相微萃取(SPME)是一種廣泛使用的集萃取、濃縮、解吸、進樣于一體的樣品前處理新技術。将其移植到“熱重/差熱分析--氣相色譜-質譜聯用系統”中,即将固相微萃取(SPME)接入到“熱重/差熱分析--氣相色譜-質譜聯用系統”中去,改造成“熱重/差熱分析-固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用系統。” 實驗時劃分溫度段取樣,解決逸出氣取樣問題,該系統已應用于原兒茶醛熱解行為的研究。

 

  1.2.3選擇實驗條件,建立實驗方法

 

  列舉幾個實例:

 

  1. 含能材料的熱分析方法和試驗方法的選擇

 

  熱性能是含能材料的非常重要的性能之一,熱分析能全面地表征含能材料的熱性能,它在含能材料研究中得到了廣泛的應用。由于含能材料分解過程的複雜性,要遵循“選擇先于實驗”的原則,切忌拿到一個含能材料的樣品,随手稱取10mg樣品,冒失地進行TG實驗或DSC實驗。這将可能發生爆炸,損壞儀器和造成人員傷害。

 

  含能材料的熱分析實驗前,伱必須先了解含能材料的分解特性和爆炸特性,謹慎地選擇實驗條件。試樣量是緻關重要的,因含能材料分解時放熱量大,特别是有強烈自加熱的分解過程。為防止峰的扭曲,試樣量應盡量少,如0.05-0.3mg。然後謹慎地進行TG實驗。如選擇DSC方法,實驗時要防止試樣溢出,污染傳感器。

 

  含能材料的TG/DTA曲線上的失重和放熱峰呈歪斜型,是強放熱造成的扭曲。樣品量減少到0.3mg以下,峰型趨于正常。

 

  2. 聚丙烯玻璃化溫度測定

 

  選擇是目的性很強的實踐行為。按選定的熱分析方法和實驗條件進行熱分析實驗,常常是一次或多次“試錯”的選擇過程。當實驗結果達不到主體的要求時,可選擇另一種熱分析方法或更改實驗條件,再次進行實驗。多次試錯,直至伱得到了滿足需要的結果。例如選擇DSC方法測定聚丙烯玻璃化溫度。升溫速率選用10℃/min時,弱小的熱效應難以被發現,DSC曲線上未見玻璃化轉變峰。随着升溫速率的提高,儀器靈敏度大大提高, 當升溫速率達到150℃/min時,其玻璃化轉變過程中的台階狀變化變得明顯,如圖所示。

 

  3. 選擇真空或加壓條件解決熱分析峰的分離問題

 

  熱分析峰的分離問題常常是通過改變實驗條件來解決的。例如塑料中增塑劑的揮發和塑料分解,在常壓條件下,兩種效應可能在相同的溫度區間發生。而減壓條件下,塑料中添加的增塑劑在塑料分解之前揮發,那麼實驗就可選擇在真空條件下進行。多種熱分析儀器可在真空條件下進行實驗。

 

  如果在常壓下發生兩個重疊的化學反應,其中一個反應可能受壓力升高的影響比另一個反應大。在這種情況下,可以選擇壓力DSC将兩個反應進行分離。例如有機物的分解溫度随惰性氣體壓力的增大而提高。

 

  4. 選擇“強化影響因素”的實驗條件

 

  有多種因素影響熱分析的測量結果。可以使用簡化、純化、強化實驗影響因素的方法,加速現象的進程。當然它與在自然條件下獲得的結果是有差别的。可進行科學、合理的補償和修改。在純氧條件下進行氧化誘導期測定,是強化實驗影響因素的實例之一。

 

  1.2.4熱分析方法的取代和重新選擇

 

  熱分析方法随研究“需要”而“變”。物質熱性能研究的深入,促進熱分析方法的發展。熱分析方法的發展,又促使研究工作順利進行。

 

  批判性思維是以邏輯思維為基礎。以一種批判、分析和評價的方式思考熱分析方法的選擇。被選擇的熱分析方法不是凝固不變的,而是随着研究實踐出相應的改變或重新選擇。

 

  “問題-方法-标準”的思維模式具有普适性。研究不同的問題選擇不同的熱分析方法,探索問題的本質和規律。對方法規範化的表述可制訂為标準。制訂的标準也是不斷修訂。

 

  實例1:選擇熱分析方法測定藥物熔點

 

  熱分析方法介入藥物熔點測定。選擇熱分析方法測定藥物熔點,取代毛細管法,已成趨勢。

 

  在藥品檢驗中,藥物的熔點是鑒别藥物真僞和衡量質量優劣的重要指标。藥物熔點通常是用經典的毛細管法測定,人為視覺誤差大,初熔點難以判别。2015中國藥典推薦熱分析方法取代毛細管法。

 

  選擇DSC或DTA方法測量藥品熔融的全過程,可提供準确的熔化溫度,熔程、熔融焓及多晶型、純度等信息。對那些熔融伴随分解、熔距較長,用毛細管法測定較困難的樣品,選擇熱分析方法則能取得較理想的結果。選擇幾種熱分析方法如DSC與TGA相結合的方法可給出更準确地判斷。

 

  實例2:熱分析方法自身在發展,方法選擇也在演變。

 

  熱重法是熱分析技術中發明最早的。常常選擇TG研究高聚物的熱分解。随着TG技術的發展,新的功能不斷出現,研究内容也不斷深化。選擇的TG方法也随科學研究的深化而演變。

 

  表中提及了觀察系統。觀察系統是熱分析的新功能,引入圖形思維概念。熱分

 

  析實驗同時得到熱分析曲線和形貌圖像。對熱分析曲線和觀察到的形貌圖像同

 

  步進行解析,追溯熱變化的物理-化學過程。

 

  1.2.5方法選擇中的創造性思維和批判性思維

 

  創造性思維是能引發新的和改進解決問題方法的思維方式。創造性思維引發新觀念的産生,批判性思維是對所提供的解決問題的方式進行檢驗,以保證其有效性的思維方式。批判性思維包含了幾個核心要素:解讀、分析、評價、推理等。在方法選擇中,要批判性地思考熱分析方法問題。

 

  熱分析方法選擇過程中,要求創造性思維和批判性思維平衡發展。創造性思

 

  維和批判性思維将推動熱分析方法和儀器的發展。

 

  實例1:驟冷PET初始結晶度測定

 

  選擇傳統DSC測定驟冷PET的初始結晶度。DSC曲線表明:通過熔融焓與結晶焓的焓值之差計算得到初始結晶度,熱焓值之差為50.77-36.59=14.18J/g,表明它是部分結晶高聚物。而廣角X射線衍射測定的結論:驟冷PET是無定形,與DSC結果相矛盾。這個矛盾逼迫科研人員以一種批判、分析和評價的方式去思考。科研人員憑借辨析和判斷能力,判明數據真僞。

 

  溫度調制DSC方法的創新思維是對傳統DSC方法局限性的批判。溫度調制DSC選擇了一種特殊的升溫方式:在一般線性加熱或冷卻的基礎上,疊加了一個正弦的加熱速率,這是創新;以基礎升溫的慢的升溫速率來改善分辨率,并以瞬時快速升溫速率提高靈敏度,這是對升溫速率影響分辨率與靈敏度規則的遵循。從而使調制DSC将高分辨率與高靈敏度巧妙地結合在一起,實現了在同一個實驗中既有高的靈敏度,又有高的分辨率。溫度調制DSC既有創造性,創造性中又包括對規則遵循。溫度調制DSC是對規則遵循中孕育創造性的範例

 

  創新,就是選擇方法,創造新的可能性。溫度調制DSC使可逆峰與不可逆峰的分離成為可能。溫度調制DSC利用傅裡葉變換的疊加法,得到可逆熱流和不可逆熱流,可逆峰與和不可逆峰被區分開來,從而顯著提高微弱轉變、多相轉變和定量測定結晶度的可信度。選擇溫度調制DSC ( MTDSC )方法測定驟冷PET的初始結晶度。

 

  溫度調制DSC曲線顯示:驟冷PET初始結晶焓值由冷結晶焓與熔融焓之差得到,其值為134.3-134.6=-0.3 J/g,表明驟冷PET初始結晶度極低,基本上為無定形形态。溫度調制DSC的實驗結果和廣角X射線衍射測定的結果相符合。

 

  實例2:油品氧化誘導期測定

 

  常壓下測定油品的氧化誘導期,由于油品蒸(揮)發,導緻數據波動。基于高壓能延遲揮發。創造性思維引發新觀念的産生,高壓DSC儀器出現了。人們放棄常壓下測定油品的氧化誘導期的方法,而選擇高壓DSC測定油品的氧化誘導期,并編制了油品的氧化誘導期測定的相關标準。

 

  1.3“熱分析方法選擇”的編輯

 

  全球無數台的熱分析儀器每天都在運行,專業人員實時解析由實驗得到的熱分析曲線,并撰寫成成千上萬篇的研究報告發表在科學雜志上。這是科學研究中運用熱分析方法的成果積累和沉澱。整理、編輯這些對科學有價值的資料,進而建立“熱分析方法選擇”的數據庫和檢索系統是人們的期盼。編寫“熱分析方法選用實例”是一項聚沙成塔的工作,編輯工作隻有起點沒有終點。

 

  “熱分析方法選擇”表格可以由實驗室(個人)編輯。“熱分析方法選擇”的數據庫和檢索系統,必須由圖書館、出版社和專業技術學會編輯。

 

  1.3.1實驗室編輯“熱分析方法選用”

 

  熱分析的專業工作者和科研人員,每天都在選擇熱分析方法,設計試驗方法,進行大量的熱分析實驗。積累的資料如淙淙的小溪,常流不斷,常流常新。經常翻一翻、查一查積攢下的實驗資料,從自己的實驗實踐中,尋找研究内容和熱分析方法的對應性,有助于今後熱分析方法選擇。将伱的熱分析實踐活動用表格記錄下來,成為自己編寫的“熱分析方法選用”的實例,供自己查用。

 

  每個實驗室都可以繪制一張“熱分析方法選擇”實例的表格。天天填寫新的實例,就像每天記日記一樣,持之以恒。當表格内儲存量足夠豐富時,就成了個人的數據庫,可把它當作個人的手冊查詢。當伱拿到一個樣品或欲進行一項科學研究時,伱可以從“熱分析方法選擇”實例的表格中檢索到伱所需要的熱分析方法和實驗條件。

 

  “熱分析方法選擇”和“熱分析應用”是孿生的文本。“熱分析方法選用”和“熱分析應用”的内容是互通的。編輯“熱分析應用”的表格或文本,與“熱分析方法選擇”相對應。

 

  每個實驗室編輯、制作“熱分析方法選擇”表格,各具特色,綻放選擇之美。

 

  1.3.2“熱分析方法選擇”的檢索系統建立

 

  熱分析主要學術刊物與著作有熱分析雜志、熱化學學報、熱分析文摘、熱分析文獻綜述及劉振海等人的學術著作和熱分析國際會議和國内的熱分析專業會議的論文集。在網上和文庫可搜索到更多的選擇熱分析方法進行科學研究的科學論文。按美國科學信息研究所的科學網站統計,每年僅就報道DSC一種技術用于結晶過程的論文就超過1100篇。

 

  以“熱分析文獻綜述”為例。“熱分析文獻綜述”是從二年間發表的幾千篇熱分析文獻中,收錄其中的200篇。“熱分析綜述”涵蓋包括熱分析方法和校準、熱力學、動力學、以及熱分析在無機物、聚合物、含能材料藥物、生物化學和生物學方面的應用。“熱分析文獻綜述”既闡述了科學研究的内容,也涉及熱分析方法的選擇。

 

  文獻綜述和科技論文的基本内容是:誰,研究了什麼問題、選擇了什麼方法、得到了什麼結論。将熱分析文獻綜述和科技論文的文體轉換為以“研究内容”和“熱分析方法選擇”為關鍵詞的文本形式,就成為“熱分析方法選用”的文本系統,如表四示例。

 

  “熱分析方法選用”索引分類,可以按材料分類;也可以按物理轉變、化學反應、熱物性參數測定分類;或者按時間順序排列。編輯數據庫和檢索系統的意義是能夠滿足研究方法選擇的需要,根據研究内容,快速地選擇到相應的熱分析方法。

 

  “熱分析方法選擇”數據庫和檢索系統的編輯非個人能力所能擔當。應由自然科學資金資助,委托圖書館、檔案館、出版社和熱分析專業學會進行。

 

  1.3.3選擇雲端中“熱分析”那朵雲

 

  在當今大數據時代裡,雲端飄浮朵朵雲彩,我選擇“熱分析”那朵。利用雲端的熱分析資料,對熱分析數據進行計算、解析,實現它的科學價值。

 

  耄耋之年仰望科學的天空,浏覽“雲數據”,好似天真的玩童仰望令人神往的宇宙星空一樣,托腮觀測無邊無界的邊際,享受浩瀚之美!

彙譜分析 熱門搜索:電子皂膜流量計,玻璃皂膜流量計,二次熱解析儀
版權所有 © 2019 新橙彩票代理 備案号: 技術支持:

QQ在線客服
電話咨詢
  • 18515378805
掃一掃訪問手機站
訪問手機站