在材料科學領域，納米級的尺寸變化可能預示著一個新材料的誕生或一個產品的失效，而日立熱機械分析儀正是捕捉這些關鍵信息的精密工具。

在現代材料研究與工業質量控制中，熱機械分析技術已成為解析材料熱力學行為的手段。日本日立（HITACHI）作為的科學儀器制造商，其TMA7000系列熱機械分析儀憑借的測量精度與廣泛的應用范圍，在材料研究領域占據重要地位。

從科研實驗室到工業生產一線，日立熱機械分析儀通過精準測量材料尺寸隨溫度的變化，為各類材料的研發、優化和質量控制提供了可靠的數據支撐。

01 技術原理與產品定位：微觀尺寸變化的精密解析

熱機械分析儀（TMA）是一種在程序控制溫度下，測量物質在非振動負荷下形變與溫度關系的技術。日立TMA通過監測樣品尺寸隨溫度或時間的變化，獲取材料的關鍵熱力學參數。

日立TMA7000系列采用高靈敏度傳感器進行高可靠性測量，憑借精準的負載控制技術，一臺裝置可實現多種應用。

其核心優勢在于能夠檢測材料在加熱或冷卻過程中的膨脹、收縮、軟化、相變等微觀變化，這些變化往往與材料的結構穩定性、使用性能和加工工藝密切相關。

與傳統TMA相比，日立TMA7000系列的靈敏度提高了2倍，達到了0.01μm的高分辨率，能夠捕捉到材料最細微的尺寸變化。

02 產品系列與技術規格：全面覆蓋不同應用需求

日立TMA7000系列包含多種型號，主要分為TMA7100和TMA7300兩大類型，滿足從常規分析到高溫應用的多樣化需求。

TMA7100作為通用型分析儀，溫度范圍為-170℃～600℃，適用于大多數高分子材料、金屬和復合材料的熱機械分析。

該型號樣品管為石英制、金屬制，支持多種測量模式，包括膨脹、壓縮、針入、拉伸和彎曲等。

TMA7300則面向高溫應用，溫度范圍可達室溫～1500℃，專門針對陶瓷、耐火材料和其他高溫材料的測試需求。

其樣品管和探針采用氧化鋁材料制成，能夠耐受高溫環境。

兩款儀器的TMA范圍均為±5mm，載荷范圍±5.8N（分辨率9.8μN），升溫速率范圍0.01～100℃/min，可滿足絕大多數材料的測試條件要求。

03 核心技術特點：精準測量的創新保障

日立TMA7000系列融合了多項技術創新，在精確性、適用性和易用性方面表現。

高靈敏度與寬范圍測量能力

TMA靈敏度達到0.01μm，是公司以往產品的2倍。

其TMA RMS噪聲僅為0.005μm，確保了測量結果的高信噪比和數據可靠性。

寬范圍的測量能力（位移±5mm，負載±5.8N)支持從靜態測量到動態測試的各種應用。

全膨脹TMA設計支持多樣品形狀

日立TMA7000系列采用全膨脹TMA設計，打破了傳統TMA的樣品形狀限制。

無論是薄膜、碎片還是塊狀樣品，只要滿足最大直徑10mm×高25mm或寬5mm×厚1mm×長25mm的尺寸要求，均可進行精確測定。

全膨脹方式的另一個優勢是，所有測定模式均采用統一的樣品管及校準常數，使儀器的維護和管理變得更加容易。

多種冷卻選項適應不同測試需求

日立TMA7000系列提供豐富的冷卻選配項，用戶可根據測定目的選擇合適的冷卻裝置。

全自動液氮冷卻裝置可實現-150℃～600℃的溫度范圍。

電子冷卻裝置覆蓋-60℃～450℃的溫度區間。

風扇自動空冷適用于室溫～600℃的常規測試。

液氮冷卻杜瓦杯（手動冷卻）則可實現-170℃～600℃的低溫測量。

04 多功能測量模式：一臺設備的多重應用

日立TMA7000系列的突出優勢在于其多功能性，通過更換不同的探針和配件，可實現多種測量模式。

標準TMA模式用于測量材料的熱膨脹系數和相變行為。

蠕變特性測量可評估材料在恒定應力下的時間依賴性變形。

應力松弛測試用于研究材料在恒定應變下的應力衰減行為。

動態熱機械分析（DMA）功能使TMA7000能夠測量材料的粘彈性，包括儲能模量、損耗模量和損耗因子。

此外，還支持熱收縮應力、固化行為、應力/應變曲線等多種測試模式。

載荷控制模式包括固定載荷、定速載荷、載荷頻率和組合載荷（最多40步），滿足復雜測試條件的需求。

05 應用領域與典型案例

日立熱機械分析儀廣泛應用于多個行業，為材料研究和產品質量控制提供關鍵數據。

在聚合物和塑料領域，TMA用于聚合物變形分析，檢測玻璃化轉變溫度、軟化點以及熱膨脹行為。

金屬生產/鑄造行業利用TMA研究金屬及其合金的熱膨脹特性、相變行為和燒結過程。

對于復合材料，TMA能夠評估各組分的熱匹配性，以及界面相互作用對熱機械性能的影響。

在電子產品制造中，TMA用于測量基板材料、封裝材料及焊料的熱膨脹系數，確保元器件在溫度變化下的可靠性。

下表概括了日立TMA7000系列在不同領域的主要應用：

06 日立熱分析技術生態：多儀器協同解決方案

日立高新技術的熱分析產品線不僅限于TMA，還包括差示掃描量熱儀（DSC）、熱重-差熱綜合熱分析儀（STA） 和動態熱機械分析儀（DMA） 等多種儀器。

單一分析方法往往只能提供樣品的局部信息，難以全面反映其整體特性。

日立通過整合熱分析、光譜、色譜等多種技術，組成多儀器協同方案，進行多維度表征，能更全面、清晰地揭示樣品的結構、成分及性能。

以鋰電池研究為例，差示掃描量熱儀（DSC）可以評價材料的熱穩定性，熱機械分析儀（TMA）可以監測電極材料在熱循環中的尺寸變化，多種儀器協同工作，從而更全面地獲取樣品性能。

07 選購指南：根據需求匹配型號

面對日立豐富的TMA產品線，合理的選型對優化投資至關重要。

對于常規高分子材料和普通金屬合金的研究，TMA7100是理想選擇，其-170℃～600℃的溫度范圍覆蓋了大多數應用場景。

高溫陶瓷和耐火材料的研究則需要TMA7300，其最高溫度可達1500℃，能夠模擬材料的高溫使用環境。

在選擇冷卻系統時，應考慮測試頻率和使用便捷性。全自動液氮冷卻系統適合頻繁的低溫和常溫測試，而電子冷卻系統則適用于無需極低溫度但追求便捷性的實驗室。

對于復雜形狀樣品的測試，應關注儀器的全膨脹TMA功能，確保能夠容納和準確測量不同形狀的樣品。

日立TMA7000系列熱機械分析儀以其高精度測量、多樣化功能和廣泛適用性，成為了材料科學研究與工業質量控制領域的強大工具。

數據的價值不僅在于其本身，更在于其對材料行為的準確解析和對生產實踐的指導意義。當您下一次面臨材料熱機械性能表征需求時，日立TMA的技術特性或許能為您提供更為明晰的解決方案。