Pico-thermogravimetric material properties analysis using diamond cantilever beam
Pico-thermogravimetric material properties analysis using diamond cantilever beam
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使用金刚石悬臂梁进行皮热重材料特性分析
DOI：
10.1016/j.sna.2018.01.004
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Masaya Toda
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ioana Voiculescu;Meiyong Liao;Marjan Zakerin;Rüdiger Berger;Takahito Ono;Masaya Toda
本文提出了一种利用金刚石悬臂梁进行材料性能的皮热重分析的新技术。使用该方法检测碳酸钙（CaCO3）的热分解，并在皮克范围内检测。将尖端附着有CaCO3颗粒的金刚石悬臂梁引入热室中，并将温度从室温升高至600 °C。在热处理过程中，悬臂梁工作在振动模式下，并对谐振频率进行了真实的实时监测。从共振频率行为来看，有证据表明从CaCO3到CaO的热转化开始于500 °C左右。这种新的技术使用非常少量的材料和变化的分析材料皮质量在不同的温度下观察到从悬臂梁测量。热分析预计会释放二氧化碳（CO2），从而降低样品质量。样品质量的变化表明被分析材料的热分解开始。在本研究中，有关转化温度的信息是可重复的和高度准确的。金刚石悬臂梁非常适合于热测量，因为大的温度变化产生的谐振频率的变化很小。这种新的热重技术提供了精确的信息，分析材料的质量变化在皮克范围内的热过程。
This paper presents a novel technique for pico-thermo gravimetric analysis of material properties using diamond cantilever beam. The thermal decomposition of calcium carbonate (CaCO3) was examined using this method and was detected in picogram range. The diamond cantilever beam with CaCO3particles attached on the tip was introduced in a thermal chamber and the temperature was raised from room temperature to 600 °C. The cantilever beam was operated in vibration mode and the resonant frequency was monitored in real time during the thermal process. From the resonant frequency behavior, there was evidence that the thermal conversion from CaCO3to CaO starts around 500 °C. This novel technique used very small amount of material and variations of the analyzed material pico-mass at different temperatures were observed from the cantilever beam measurements. The thermal analysis expects a release of carbon dioxide (CO2) which in turn decreases the sample mass. Variations of the sample mass are an indication that the thermal decomposition of the analyzed material started. In this research the information about the conversion temperature was repeatable and highly accurate. The diamond cantilever beam is well suited for the thermal measurements because large variations of temperature produced small changes of the resonant frequency. This novel thermogravimetic technic provides accurate information about the analyzed material mass variations at picogram range during the thermal process.
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