Графитовая форма для приборов термического анализа

Обзор графитовых форм для приборов термического анализа

Графитовые формы являются важнейшими компонентами в приборах термического анализа, особенно в таких приложениях, как дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), термогравиметрический анализ (ТГА) и дифференциальный термический анализ (ДТА). Они служат держателями образцов и играют важную роль в обеспечении точных и надежных термических измерений.

Почему графит?

Графит предпочтителен для этих применений из-за его уникального сочетания свойств:

Высокая теплопроводность: графит эффективно передает тепло, что приводит к более равномерному распределению температуры внутри образца и более быстрому тепловому отклику. Это имеет решающее значение для точных измерений температуры и минимизации тепловой задержки.

Высокая чистота: примеси в держателе образца могут влиять на термическое поведение образца и вносить ошибки в анализ. Высокочистый графит сводит этот риск к минимуму.

Химическая инертность: графит, как правило, не реагирует с большинством веществ, предотвращая нежелательные реакции с образцом во время нагрева или охлаждения. Он устойчив к воздействию кислот, оснований и многих растворителей.

Высокая температурная стабильность: графит может выдерживать высокие температуры без значительной деформации или деградации, что позволяет проводить анализ в широком диапазоне температур.

Низкое тепловое расширение: графит имеет относительно низкий коэффициент теплового расширения, что сводит к минимуму изменения размеров, которые могут повлиять на образец и калибровку прибора.

Простота обработки: графит относительно легко поддается обработке в сложные формы, что позволяет создавать индивидуальные формы, соответствующие конкретным размерам и геометрии образцов.

Экономическая эффективность: графит относительно экономически эффективен по сравнению с другими материалами с аналогичными высокотемпературными и термическими свойствами.

Типы используемого графита:

Для пресс-форм используются несколько типов графита в зависимости от области применения и конкретных требований:

Изостатический графит: этот тип графита производится с помощью изостатического прессования, что приводит к очень однородной плотности и размеру зерна. Он обеспечивает превосходную теплопроводность и механическую прочность. Изостатический графит часто предпочитают для сложных применений, требующих высокой точности и надежности.

Экструдированный графит: экструдированный графит производится путем продавливания графитовой пасты через матрицу. Хотя он может иметь немного более низкую плотность и теплопроводность по сравнению с изостатическим графитом, он часто более экономичен и подходит для менее критических применений.

Формованный графит: этот тип графита производится путем прессования графитового порошка в пресс-форму. Он может иметь более низкую плотность и механическую прочность по сравнению с изостатическим и экструдированным графитом.

Конструктивные особенности графитовых форм:

Конструкция графитовых форм существенно влияет на точность и надежность измерений термического анализа. Основные соображения по конструкции включают:

Объем образца: форма должна вмещать соответствующий объем образца, как указано в приборе и требованиях анализа.

Геометрия образца: форма формы влияет на теплопередачу к образцу. Обычно используются простые формы, такие как цилиндрические чашки или поддоны.

Толщина стенки: толщина стенок формы влияет на скорость теплопередачи. Более тонкие стенки обычно способствуют более быстрой теплопередаче, но могут снизить механическую прочность.

Крышка или чехол: некоторые формы включают крышку или чехол для предотвращения испарения или загрязнения образца во время анализа.

Вентиляция: формы для анализа ТГА могут включать небольшие вентиляционные отверстия, чтобы выделяющиеся газы могли выходить, не влияя на измерение массы.

Обработка поверхности: гладкая отделка поверхности способствует хорошему тепловому контакту между формой и образцом.

Точность размеров: точные размеры имеют решающее значение для обеспечения надлежащей посадки в приборе и постоянного термического поведения.

Приложения:

Графитовые формы используются в различных приложениях термического анализа, включая:

Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК): ДСК измеряет тепловой поток, связанный с фазовыми переходами, химическими реакциями и другими термическими событиями. Графитовые формы обеспечивают стабильную и теплопроводную платформу для удержания образца.

Термогравиметрический анализ (ТГА): ТГА измеряет изменение массы образца в зависимости от температуры или времени. Графитовые формы должны быть легкими и обеспечивать свободный выход выделяющихся газов.

Дифференциальный термический анализ (ДТА): ДТА измеряет разницу температур между образцом и эталонным материалом. Графитовые формы обеспечивают хороший тепловой контакт между образцом и эталоном.

Вспышка диффузии: часто используется в качестве держателей образцов или масок при измерениях вспышки диффузии для определения температуропроводности материалов.

Высокотемпературные печи: тигли или держатели в печах для процессов термической обработки или плавления.

Чистка и обслуживание:

Правильная очистка и обслуживание необходимы для обеспечения долговечности и точности графитовых форм:

Очистка: После каждого анализа удаляйте из формы все остатки материала образца. Обычно достаточно аккуратной очистки мягкой щеткой или тканью. Избегайте грубых абразивов или растворителей, которые могут повредить графит.

Хранение: Храните формы в чистом и сухом месте, чтобы предотвратить загрязнение или деградацию.

Замена: Графитовые формы могут со временем деградировать из-за повторяющихся циклов нагрева и охлаждения или воздействия едких веществ. Периодически заменяйте их, чтобы поддерживать точность измерений.

Преимущества использования графитовых форм в термическом анализе:

Повышенная точность: улучшенная теплопроводность и равномерное распределение температуры приводят к более точным термическим измерениям.

Более быстрый анализ: более быстрая передача тепла позволяет сократить время анализа.

Более широкий диапазон температур: высокая температурная стабильность графита позволяет проводить анализ в более широком диапазоне температур.

Снижение загрязнения: химическая инертность графита сводит к минимуму риск загрязнения образца.

Возможность настройки: обрабатываемость графита позволяет создавать индивидуальные формы, адаптированные к конкретным приложениям.