同步熱分析儀(SimultaneousThermalAnalyzer,STA)作為材料熱分析領域的核心工具,通過集成熱重分析(TG)與差示掃描量熱(DSC)技術,實現了對材料熱行為的“同步、精準、多維”解析。其技術原理基于程序控溫下樣品質量與熱量的同步監測:TG模塊通過高精度微天平實時記錄樣品質量變化,DSC模塊則利用熱流傳感器捕捉樣品與參比物間的熱流差異,二者結合可精準區分物理揮發與化學分解過程。例如,在鋰離子電池材料研究中,STA可同步監測電解質揮發(TG信號)與氧化放熱(DSC信號),為熱失控預警提供關鍵數據。
從結構來看,STA主要由五大核心模塊構成:
天平單元:采用十萬分之一克級高精度微天平,確保質量分辨率達0.01mg,可捕捉微克級質量變化;
傳感器系統:集成R型/S型熱電偶與陶瓷桿熱流傳感器,實現±0.1℃溫度控制精度與0.1μW熱流分辨率;
溫度控制系統:配備貴金屬合金加熱絲與線性升溫算法,支持-150℃至1600℃寬溫區覆蓋;
氣氛控制模塊:支持惰性/氧化性氣體切換,模擬材料實際工況;
數據采集系統:通過高速ADC芯片與AI算法,實現特征事件自動識別與動力學參數擬合。
其核心優勢體現在三方面:
效率躍升:單次實驗同步獲取TG與DSC數據,節省50%以上實驗時間;
精度突破:微克級質量分辨率與毫瓦級熱流精度,可捕捉晶型轉變等微小熱效應;
數據關聯性:同步測量消除樣品均勻性、加熱速率等差異對結果的影響,確保TG與DSC曲線的時間-溫度精準對應。例如,在藥物多晶型分析中,STA可同步記錄轉型溫度(DSC信號)與溶劑脫除(TG信號),避免單獨測試的數據誤差。