什么是儲能模量和損耗模量？

儲能模量(E'或G')：儲能模量是材料在變形過程中存儲能量的能力，反映了材料的彈性或 “類固體 ”行為。它表示材料在受力變形時(shí)能儲存多少能量，并在力被移除后釋放掉。儲能模量越高，意味著材料剛度越大，抗變形能力越強(qiáng)。

損耗模量(E"或G")：損耗模量表征材料變形過程中以熱量形式耗散的能量，反映材料的黏性或 “類流體”行為。它表示材料在受力變形時(shí)損失了多少能量。損耗模量越大，說明材料的阻尼和能量耗散越大。

G'和G"之間的關(guān)系非常重要。如果G">G'，則材料為液態(tài)。如果G'>G"，則材料為固態(tài)。這種關(guān)系可通過tan delta(G"/G')來量化，也稱為損耗角正切或損耗因子，反映了黏彈性固體的阻尼特性。

這些模量通常通過動(dòng)態(tài)機(jī)械分析(DMA)或流變測量來確定，測量時(shí)對材料施加動(dòng)態(tài)應(yīng)力或應(yīng)變。

儲能模量和損耗模量的應(yīng)用

TA儀器如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)

沃特世-TA儀器提供測量儲能模量和損耗模量的高級解決方案，幫助研究人員和工程師了解和優(yōu)化材料特性。

在這種模式下，流變儀對材料施加正弦應(yīng)力或應(yīng)變，并測量由此產(chǎn)生的響應(yīng)。這樣就可以直接測量儲能模量(G')和損耗模量(G")。

HR 30可根據(jù)材料和測試需要配置各種附件，包括環(huán)境測試加熱爐，用于在-150℃至600℃范圍內(nèi)進(jìn)行溫度控制。

HR 30具有自動(dòng)間隙設(shè)置、法向力控制和多種溫度控制選項(xiàng)等先進(jìn)功能，可確保測量的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

DMA 850對樣品施加動(dòng)態(tài)振蕩力并測量其響應(yīng)。所得數(shù)據(jù)可提供有關(guān)儲能模量(E')和損耗模量(E")的詳細(xì)信息。

儀器可提供很寬的溫度范圍(-150℃至600℃)和頻率范圍(0.01Hz至200Hz)很寬，適用于各種材料和測試條件。

DMA 850可配備各種夾具配件（如雙/單懸臂、拉伸、壓縮等），以適應(yīng)不同的樣品幾何形狀和測試模式。

這些致動(dòng)器可對力和位移進(jìn)行精確控制，從而實(shí)現(xiàn)精確的動(dòng)態(tài)機(jī)械分析。

DMA 3200可以執(zhí)行各種測試，包括頻率掃描、溫度掃描和應(yīng)力松弛測試。

儀器的高靈敏度和高分辨率使其適用于測量儲能模量和損耗模量的微小變化，即使是軟質(zhì)材料和柔性材料也不例外。

TRIOS允許用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)收集準(zhǔn)確可靠。

軟件提供用于高級數(shù)據(jù)擬合、模型擬合和解析的工具，幫助用戶了解復(fù)雜的材料行為。

TRIOS可生成詳細(xì)的報(bào)告，便于分享和展示研究結(jié)果。

結(jié)論

深入全面地了解儲能模量和損耗模量對于優(yōu)化各種應(yīng)用材料的機(jī)械性能至關(guān)重要。TA儀器的Discovery HR 30、Discovery DMA 850、ElectroForce DMA 3200和TRIOS軟件等技術(shù)和產(chǎn)品所提供的完整解決方案，可為研究人員和工程師提供了精確測量和分析這些關(guān)鍵參數(shù)所需的工具。助力其開發(fā)出滿足聚合物、藥物、電池和復(fù)合材料特定需求的高性能材料。