熱機械分析 (Thermomechanical Analysis, TMA)

Revised: 2022/12/15

高分子隨溫度升高而膨脹。 熱膨脹量測提供特定材料的平均線性 (α) 或三次 (β) 熱膨脹係數之訊息 (average linear or cubic coefficient of thermal expansion)，以及加熱過程中重要的轉移效果 (transition effects)。 

熱膨脹係數 α 也稱為熱膨脹數，描述物體在增加 1 K 溫度下，長度變化 L₁ 或體積變化 V₁，單位為 K^-1。

在有限的溫度區間內且進行一維的觀察 (viewed one-dimensionally)，得到的長度變化量是

而對於三維的膨脹 (three-dimensionally expansion)，體積變化量是

對於均向性物體 (isotropic body) [註]

然而，由於係數 α 和 β 與溫度有關，因此可以預期非線性的相依性，即

膨脹係數的決定一般受限於量測溫度的範圍，在窄小溫度區間，熱膨脹係數基本上與溫度無關，可視為常數。但仍需要很高的尺寸量測精度。因為量測結果易受到各種因素的影響，例如，材料是吸溼性的 (hygroscopic) 或含有揮發物 (volatiles)，熱膨脹的過程將造成收縮 (shrinkage) 和乾燥現象 (desiccation) 的影響，故較易獲得材料在固態的膨脹係數。

[註]

Reference: W Grellmann, S Seidler (Eds.), Polymer Testing, 2nd ed (Hanser 2013).