Analyse thermomécanique - Définition

Analyse DMA/TMA

La TMA peut être couplée à la DMA : l'analyse DMA/TMA simultanée disponible sur certains appareils de DMA permet par exemple l'étude de la transition vitreuse par les deux techniques tout en mesurant la dilatation thermique de l'échantillon polymère par TMA.

Modes de mesure

Les sondes de mesure et les supports d'échantillon sont généralement en quartz. La géométrie de ces pièces impose un mode de mesure. Les modes possibles sont les suivants :

• expansion (sonde utilisée sans force sur l'échantillon) pour la détermination de coefficient de dilatation en dilatométrie ;
• pénétration ; une forte contrainte, créée par une forte force appliquée par une sonde de faible diamètre, augmente la contribution de la pénétration par rapport à l'expansion ;
• traction (échantillon fixé par deux petites pinces) pour l'étude de films ou de fibres sous traction ;
• flexion trois points (montage composé d'appuis en forme de couteau) ;
• expansion volumique (montage composé d'un creuset et d'une sonde à fond plat) pour l'étude de la dilatation des poudres, par exemple.

Pour les modes en pénétration et en flexion, une contrainte plus importante est imposée à l'échantillon.

Modes d'investigation courants en TMA.

Applications

Voici une liste non exhaustive :

• mesure du coefficient de dilatation en dilatométrie ;
• détection des transitions (transition vitreuse, ramolissement, fusion, décomposition, etc.) ;
• tenue thermomécanique ;
• gonflement ;
• fluage (déformation irréversible d'un matériau mesurée en fonction du temps sous charge appliquée constante) ;
• contrôle de revêtements ;
• température de frittage (de céramiques, par exemple) ;
• en TMAD : comportement viscoélastique ; suivi de réticulation de résines thermodurcissables ou contrôle de matériaux composites finis.

Technique TMAD

Une autre technique dérivée, la TMA dynamique ou TMAD (en anglais DTMA ou DLTMA, dynamic load TMA), applique une contrainte sinusoïdale (fréquence jusqu'à 1 Hz) ainsi qu'une rampe de température linéaire à l'échantillon, et mesure la déformation sinusoïdale résultante.
Les facteurs externes, tels la vitesse de balayage en température ainsi que la fréquence de la sollicitation mécanique, affectent la température de transition vitreuse Tg d'un polymère.
La technique TMAD permet d'accéder au module de Young et peut détecter les faibles transitions secondaires d'un polymère.