Qu'est-ce que l'analyse thermique différentielle?
L'analyse thermique différentielle (DTA) se produit lorsque deux substances sont exposées aux mêmes températures et aux mêmes variations thermiques dans le temps. Le test comprend généralement une substance de référence dont le comportement est connu dans les conditions de température appliquées. Une autre substance est soumise aux mêmes températures et aux mêmes taux de changement que la référence. L’échantillon peut soit absorber de la chaleur, ce qui signifie généralement qu’il est plus froid que la référence, ou bien émettre de la chaleur quand il est plus chaud que le premier matériau. Avec les données tracées, les chercheurs peuvent déterminer comment des matériaux spécifiques réagissent à certaines températures, ainsi que dans le temps.
Les matériaux de référence ne fondent et ne gèlent généralement pas; ils doivent rester dans un état stable pour que l'expérience fonctionne. Une technique d'analyse thermique différentielle est souvent réalisée en plaçant chaque matériau dans un conteneur séparé. Chaque conteneur est généralement dans une cavité séparée dans le même espace. Les instruments appelés thermocouples sont généralement utilisés pour enregistrer les différences de température entre les deux matériaux. Les thermocouples peuvent détecter un changement de phase, tel que la fusion ou la vaporisation, en tant que signal.
Une autre méthode d’analyse thermique différentielle peut être l’utilisation de casseroles conductrices, auxquelles sont fixés des thermocouples, à l’intérieur d’un four. Les deux matériaux sont plus souvent chauffés à égalité avec le temps lorsque la DTA est réalisée de la sorte. Les résultats du test sont généralement enregistrés en utilisant une courbe DTA. Les différences de température entre les matériaux, ou un changement de température dans le temps, peuvent être tracées. Le graphique visualise souvent la chaleur latente de transition qui se produit lorsqu'une substance passe d'un état à un autre; cela a généralement pour effet que la température de l'échantillon est temporairement inférieure à la référence.
L'analyse thermique différentielle implique souvent de tester des échantillons à des températures plus élevées que d'autres formes d'analyse thermique. Il peut être réalisé avec des matériaux tels que le métal, la céramique, le verre et la céramique. Les matériaux de référence souvent utilisés comprennent le carbure de silicium et l'aluminium. Les étalons de référence liquides incluent parfois de l'huile de silicium.
La technologie du 21ème siècle a combiné l'analyse thermique différentielle avec la capacité de détecter une perte de masse de matériau ainsi qu'un changement de température. Les logiciels peuvent surveiller automatiquement le processus et enregistrer les mesures. Avant un test, les instruments d'analyse thermique différentielle doivent généralement être étalonnés. Une procédure d'étalonnage séparée utilise des matériaux connus pour réagir d'une manière particulière sur des plages de température données. Les réglementations locales et régionales peuvent guider le processus de calibration pour l'analyse thermique différentielle dans les applications pharmaceutiques, alimentaires ou environnementales.