日本日立热机械分析仪：精准解析材料热力学行为的利器

在材料科学领域，纳米级的尺寸变化可能预示着一个新材料的诞生或一个产品的失效，而日立热机械分析仪正是捕捉这些关键信息的精密工具。

在现代材料研究与工业质量控制中，热机械分析技术已成为解析材料热力学行为的手段。日本日立（HITACHI）作为的科学仪器制造商，其TMA7000系列热机械分析仪凭借的测量精度与广泛的应用范围，在材料研究领域占据重要地位。

从科研实验室到工业生产一线，日立热机械分析仪通过精准测量材料尺寸随温度的变化，为各类材料的研发、优化和质量控制提供了可靠的数据支撑。

01 技术原理与产品定位：微观尺寸变化的精密解析

热机械分析仪（TMA）是一种在程序控制温度下，测量物质在非振动负荷下形变与温度关系的技术。日立TMA通过监测样品尺寸随温度或时间的变化，获取材料的关键热力学参数。

日立TMA7000系列采用高灵敏度传感器进行高可靠性测量，凭借精准的负载控制技术，一台装置可实现多种应用。

其核心优势在于能够检测材料在加热或冷却过程中的膨胀、收缩、软化、相变等微观变化，这些变化往往与材料的结构稳定性、使用性能和加工工艺密切相关。

与传统TMA相比，日立TMA7000系列的灵敏度提高了2倍，达到了0.01μm的高分辨率，能够捕捉到材料最细微的尺寸变化。

02 产品系列与技术规格：全面覆盖不同应用需求

日立TMA7000系列包含多种型号，主要分为TMA7100和TMA7300两大类型，满足从常规分析到高温应用的多样化需求。

TMA7100作为通用型分析仪，温度范围为-170℃～600℃，适用于大多数高分子材料、金属和复合材料的热机械分析。

该型号样品管为石英制、金属制，支持多种测量模式，包括膨胀、压缩、针入、拉伸和弯曲等。

TMA7300则面向高温应用，温度范围可达室温～1500℃，专门针对陶瓷、耐火材料和其他高温材料的测试需求。

其样品管和探针采用氧化铝材料制成，能够耐受高温环境。

两款仪器的TMA范围均为±5mm，载荷范围±5.8N（分辨率9.8μN），升温速率范围0.01～100℃/min，可满足绝大多数材料的测试条件要求。

03 核心技术特点：精准测量的创新保障

日立TMA7000系列融合了多项技术创新，在精确性、适用性和易用性方面表现。

高灵敏度与宽范围测量能力

TMA灵敏度达到0.01μm，是公司以往产品的2倍。

其TMA RMS噪声仅为0.005μm，确保了测量结果的高信噪比和数据可靠性。

宽范围的测量能力（位移±5mm，负载±5.8N)支持从静态测量到动态测试的各种应用。

全膨胀TMA设计支持多样品形状

日立TMA7000系列采用全膨胀TMA设计，打破了传统TMA的样品形状限制。

无论是薄膜、碎片还是块状样品，只要满足最大直径10mm×高25mm或宽5mm×厚1mm×长25mm的尺寸要求，均可进行精确测定。

全膨胀方式的另一个优势是，所有测定模式均采用统一的样品管及校准常数，使仪器的维护和管理变得更加容易。

多种冷却选项适应不同测试需求

日立TMA7000系列提供丰富的冷却选配项，用户可根据测定目的选择合适的冷却装置。

全自动液氮冷却装置可实现-150℃～600℃的温度范围。

电子冷却装置覆盖-60℃～450℃的温度区间。

风扇自动空冷适用于室温～600℃的常规测试。

液氮冷却杜瓦杯（手动冷却）则可实现-170℃～600℃的低温测量。

04 多功能测量模式：一台设备的多重应用

日立TMA7000系列的突出优势在于其多功能性，通过更换不同的探针和配件，可实现多种测量模式。

标准TMA模式用于测量材料的热膨胀系数和相变行为。

蠕变特性测量可评估材料在恒定应力下的时间依赖性变形。

应力松弛测试用于研究材料在恒定应变下的应力衰减行为。

动态热机械分析（DMA）功能使TMA7000能够测量材料的粘弹性，包括储能模量、损耗模量和损耗因子。

此外，还支持热收缩应力、固化行为、应力/应变曲线等多种测试模式。

载荷控制模式包括固定载荷、定速载荷、载荷频率和组合载荷（最多40步），满足复杂测试条件的需求。

05 应用领域与典型案例

日立热机械分析仪广泛应用于多个行业，为材料研究和产品质量控制提供关键数据。

在聚合物和塑料领域，TMA用于聚合物变形分析，检测玻璃化转变温度、软化点以及热膨胀行为。

金属生产/铸造行业利用TMA研究金属及其合金的热膨胀特性、相变行为和烧结过程。

对于复合材料，TMA能够评估各组分的热匹配性，以及界面相互作用对热机械性能的影响。

在电子产品制造中，TMA用于测量基板材料、封装材料及焊料的热膨胀系数，确保元器件在温度变化下的可靠性。

下表概括了日立TMA7000系列在不同领域的主要应用：

06 日立热分析技术生态：多仪器协同解决方案

日立高新技术的热分析产品线不仅限于TMA，还包括差示扫描量热仪（DSC）、热重-差热综合热分析仪（STA） 和动态热机械分析仪（DMA） 等多种仪器。

单一分析方法往往只能提供样品的局部信息，难以全面反映其整体特性。

日立通过整合热分析、光谱、色谱等多种技术，组成多仪器协同方案，进行多维度表征，能更全面、清晰地揭示样品的结构、成分及性能。

以锂电池研究为例，差示扫描量热仪（DSC）可以评价材料的热稳定性，热机械分析仪（TMA）可以监测电极材料在热循环中的尺寸变化，多种仪器协同工作，从而更全面地获取样品性能。

07 选购指南：根据需求匹配型号

面对日立丰富的TMA产品线，合理的选型对优化投资至关重要。

对于常规高分子材料和普通金属合金的研究，TMA7100是理想选择，其-170℃～600℃的温度范围覆盖了大多数应用场景。

高温陶瓷和耐火材料的研究则需要TMA7300，其最高温度可达1500℃，能够模拟材料的高温使用环境。

在选择冷却系统时，应考虑测试频率和使用便捷性。全自动液氮冷却系统适合频繁的低温和常温测试，而电子冷却系统则适用于无需极低温度但追求便捷性的实验室。

对于复杂形状样品的测试，应关注仪器的全膨胀TMA功能，确保能够容纳和准确测量不同形状的样品。

日立TMA7000系列热机械分析仪以其高精度测量、多样化功能和广泛适用性，成为了材料科学研究与工业质量控制领域的强大工具。

数据的价值不仅在于其本身，更在于其对材料行为的准确解析和对生产实践的指导意义。当您下一次面临材料热机械性能表征需求时，日立TMA的技术特性或许能为您提供更为明晰的解决方案。