差示扫描量热法

✍ dations ◷ 2025-06-28 21:36:49 #材料科学,科学技术



差示扫描量热法(英语:Differential scanning calorimetry,简称DSC)是一种热分析技术,借助补偿器测量使样品与参比物达到同样温度所需的加热速率与温度的关系。

1962年E.S.沃森和M.J.奥尼尔发明了差示扫描量热法在1963年的匹兹堡分析化学和应用光谱学会议上介绍给商业界。1964年第一台可以用于生物化学研究的差示扫描量热法机器被发展出来 近年来出现了调制差示扫描量热法(Modulated DSC),其改进为在传统的线性加热方式上叠加了正弦振荡加热方式,同时提高了分辨率和灵敏度。

差示扫描量热法的基本原理是当样品发生相变、玻璃化转变和化学反应时,会吸收和释放热量,补偿器就可以测量出如何增加或减少热流才能保持样品和参照物温度一致。以聚集物为例,典型的反应有以下几种:

差示扫描量热法曲线的横轴是温度或者时间,纵轴是样品吸热和放热的速率,也被称为热流速率。峰面积可以通过下面的公式(Speil)来计算相变焓:

Δ H = K A {\displaystyle \Delta H=KA}

这里的 Δ H {\displaystyle \Delta H} 是相变焓, K {\displaystyle K} 是量热法常数, A {\displaystyle A} 是峰的面积。不同的仪器有不同的量热法参数,可以通过标准样品测定仪器的量热法常数。DSC可以使用低熔点金属铟进行校正。

扫描量热法也应用在研究液晶上,随着温度升高,具有液晶性质的物质会从固态起经历一系列的相态转化为各向同性的液态。对于高精密度的扫描量热法,可以测量出其中每个相变的相变焓,结合相态的观察可以研究这一系列的相变。

差示扫描量热法可以用于测试样品的氧化稳定性,一般先将样品放入气密性的样品腔中,通入惰性气体比如氮气,然后加热到需要测量氧化稳定性的温度,在保持温度不变的状况下,通入氧气。样品的氧化会产生峰,可以通过改变通入氧气的多少来模拟不同的气体环境。

在药物分析上,可以用差示扫描量热法来判断药物的加工条件,比如若药物要求在无定形形态下加工,就需要先作DSC曲线,确定结晶温度,然后在结晶温度以下加工。

DSC是区分共聚物和共混物的重要工具。对于两种不能相容的聚集物,可以通过机械力形成共混物,一般具有两个玻璃化转变温度。

与保持样品和参比物温度一致测量热流的差示扫描量热法不同,差热分析是保持热流速率一致,测量样品和参比物的温度差。两者相比,差示扫描量热法的优点是可以得到较好的定量数据,缺点是温度较高时基线会变坏,无法继续测量。今日的大多数差热分析的生产厂家比如已经不再生产单独的DSC或DTA设备,而是生产包括热重分析、差示扫描量热法和差热分析的集成仪器,可以同时给出待测样品的质量、样品与参照物间热流速率、样品与参比物间温差与温度或时间的关系曲线,十分方便快捷。

相关

  • 伯罗奔尼撒伯罗奔尼撒(希腊语:Πελοπόννησος,转写:Peloponnisos)是希腊南部的一个半岛。行政区划而言,半岛东南部是伯罗奔尼撒大区,西北部是西希腊大区。面积15491平方公里,人口632
  • 竹部,为汉字索引中的部首之一,康熙字典214部首中的第一百一十八个(六划的则为第一个)。就繁体和简体中文中,竹部归于六划部首。只以上方为部字。且无其他部首可用者将部首归为竹
  • 内细胞群内细胞团(英语:Inner cell mass,缩写:ICM、内细胞群)是大多数真兽类哺乳动物在胚胎发生中的一个早期阶段,又称胚细胞(embryoblast)。是一团位于初期胚胎中的一个细胞团块,也是最后将
  • 巴克塔普尔巴克塔普尔是尼泊尔的城镇,位于该国中部,由巴格马蒂专区负责管辖,面积6.88平方公里,海拔高度1,341米,2011年人口81,748。
  • 黄景仁黄景仁(1749年-1783年),字仲则,为文以黄仲则署名,江苏常州府武进县人,清代诗人。黄庭坚之后,祖黄大乐,为高淳校官。父黄之掞,为县学生。四岁丧父,依赖母亲屠氏养成,八岁能制举文。十六岁
  • 挹娄语挹娄,东汉至北魏前定居今天中国东北地区的通古斯民族。两汉时期他们是继肃慎后生活在今天中国东北地区的民族,东汉以来他们是夫余臣民,扶余对他们课以重税,魏黄初三年叛。扶余多
  • 襄平城襄平城是中国东北历史上第一个国家燕国的军事要塞。襄平城是前284年左右兴建的燕长城的东部堡垒,本为东胡、山戎与箕子朝鲜的重要城市。燕昭王时,有燕将秦开,在东胡作为燕国的
  • 广域市广域市(韩语:광역시)是韩国的一级行政区之一,性质类似于汉语圈的直辖市。韩国的广域市,在1995年以前都是中央直辖市,但在朴正熙、全斗焕担任总统时期被停止首长与议会普选,1991年后
  • 佩索亚费尔南多·佩索阿(葡萄牙语:Fernando Pessoa,1888年6月13日-1935年11月30日),生于里斯本,是葡萄牙诗人与作家。 他生前以诗集《使命》而闻名于世。 他被认为是继路易·德贾梅士之后
  • 韦克斯勒成人智力量表异常心理学 行为遗传学 生物心理学 心理药物学 认知心理学 比较心理学 跨文化心理学 文化心理学 差异心理学(英语:Differential psychology) 发展心理学 演化心理学 实验心理学