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Concept
Analyse thermomécanique
Résumé
L'analyse thermomécanique ou ATM (, TMA) est une technique d'analyse thermique.
L'analyse thermique est une série de techniques qui mesure les propriétés physiques ou chimiques d'un matériau en fonction de la température, du temps et de l'atmosphère.
L'analyse thermomécanique mesure de façon précise les changements dimensionnels d'un échantillon en fonction de la température, du temps, et de la force constante appliquée.
Les transitions éventuelles d'une substance peuvent être détectées. Les plastiques amorphes, par exemple, ont généralement plusieurs transitions.
Les appareils d'ATM enregistrent en continu la déformation d'une substance, sous charge fixe, pendant qu'elle est soumise à un programme de température contrôlé.
La thermodilatométrie, d'autre part, mesure les changements dimensionnels d'une substance en fonction de la température sans appliquer de force. Pour cette technique, il est possible de calculer la courbe dérivée de la fonction :
avec :
l'augmentation de longueur ;
la longueur initiale de l'échantillon ;
la température,
ce qui permet de déterminer le coefficient de dilatation linéaire (ou linéique) α (aussi noté α).
Des accessoires fournis avec les appareils de TMA permettent d'accéder au coefficient de dilatation volumique (aussi noté ou ). Pour un matériau isotrope :
Note : la dilatation thermique des matériaux est inversement proportionnelle à leur rigidité. Les plastiques ont ainsi des coefficients de dilatation élevés comparativement aux métaux.
La transition vitreuse s'observe fréquemment pour les polymères. Ce phénomène s'accompagne en particulier d'une augmentation du volume libre, donc du coefficient de dilatation.
Le coefficient de dilatation thermique (coefficient of thermal expansion, CTE) variant brusquement au voisinage de la température de transition vitreuse, T, des polymères, il sera possible de déterminer en TMA la température de cette transition.
Pour un polymère donné, le coefficient α mesuré à une température supérieure à la transition vitreuse est environ trois fois plus élevé que celui mesuré à l'état vitreux.
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Proximité ontologique