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Thermomechanical Analysis(TMA, 열기계분석기) TMA 측정 원리 TMA(Thermomechanical Analyzer, 열기계분석기)는 시료의 팽창과 수축에 의한 크기변화(dimension changes)를 측정한다. Dilatometry 측정법은 시료에 대한 하중(load)과 기계적 stress가 매우 작지만 TMA 측정법은 zero에 가까운 하중과 수 Newton의 하중을 가하여 시료의 팽창(expansion)과 수축(shrinkage)을 측정한다. 측정시그널은 변위측정자기센서(LVDT; Linear Variable Differential Transformer)가 사용되어 예를 들면, 유리전이(glass transition) 전후의 팽창과정에 대해 매우 우수한 분해능을 제공하는 장점이 있다.
아울러 고전적인 TMA 실험은 시료에 온도프로그램을 가하여 일정한 하중으로 시료의 변형(deformation)을 측정하지만, 일정한 하중(constant load) 대신에 Dynamic Load TMA(DLTMA)로써 하중을 주기적으로 변화시키면서 시료의 변형과 탄성율(Young"s Modulus)을 동시에 측정할 수도 있다. DLTMA는 고분자의 점탄성(viscoelastisity) 거동에 관한 정보를 제공한다. TMA에 의한 dilatometric 측정 결과로써 팽창성(선형팽창계수, CTE; Coefficient of Linear Thermal Expansion), 유리전이(glass transition), 재료의 수축, 용적변화(volumetric changes)등의 다형성 변형(polymophic deformation)에 대한 연구를 할 수 있다.
TMA 측정으로 알 수 있는 결과 • Thermal Expansion • Glass transition, softening • Phase transitions(solid-liquid, solid-solid) • Melting point • Polymorphism • Thermal stability • Young"s modulus(dynamic load 필요)
TMA Diagrams
그림 1. 고분자의 TMA curve(under low comprehensive stress): 1. 유리전이 이전의 팽창, 2. 유리전이(곡선의 기울기 변화에 해당), 3. 유리전이 후의 팽창, 4. plastic deformation
그림 2. Packaging film(제약)의 TMA curve: 1. 유리전이 이전의 팽창, 2. 필름의 연화(plastic deformation)
그림 3. PVC(polyvynyl chloride)의 TMA curve: 여러 하중하에서의 PVC softening
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