Analyse thermique en laboratoire
Vos besoins : caractériser un matériau à partir d'une analyse thermique suite à un besoin de validation, d’optimisation ou de contrôle qualité
L’analyse thermique est essentielle pour les industriels souhaitant caractériser et optimiser les performances thermiques de leurs matériaux.
Grâce à des techniques comme la TGA ou la DSC, le laboratoire FILAB répond aux enjeux des secteurs les plus exigeants, de l’aéronautique à la chimie, en passant par la plasturgie.
Qu’est ce qu’une analyse thermique ?
L’analyse thermique d’un matériau permet de caractériser les propriétés physico-chimiques d’un matériau lorsque celui-ci est soumis à des contraintes thermiques extérieures (température).
Cette analyse en laboratoire permet d’évaluer la stabilité thermique et les comportements de transition d’un matériau tout au long de son cycle de vie, de la formulation au procédé industriel jusqu’à l’usage final.
Types de matériaux concernés
L’analyse thermique s’applique à une large gamme de matériaux utilisés dans l’industrie :
Polymères et plastiques : pour étudier leur stabilité thermique, leur comportement à la dégradation ou leurs transitions de phase.
Métaux et alliages : pour analyser les dilatations thermiques et prévenir les défaillances en conditions extrêmes.
Produits chimiques et pharmaceutiques : pour garantir leur stabilité thermique et leur conformité réglementaire.
Composites : pour évaluer leur résistance aux températures élevées dans des applications comme l’aéronautique ou l’automobile.
Céramiques : pour étudier leur comportement dans des environnements à haute température, notamment dans le secteur de l’énergie.
Pourquoi faire une analyse thermique de votre matériau ?
L’analyse thermique est une technique essentielle pour caractériser les propriétés thermiques des matériaux. En utilisant cette analyse, le laboratoire FILAB peut mesurer la réponse thermique de vos matériaux face à une source de chaleur ou de refroidissement.
Elle permet de caractériser la réponse d’un matériau soumis à des variations de température, en identifiant des propriétés clés telles que :
- transitions de phase (fusion, vitrification),
- la stabilité thermique,
- la capacité calorifique
- ou encore la dégradation chimique.
Au laboratoire FILAB, ces analyses faisant appel à différentes techniques ATD, DSC, ATG, sont utilisées pour :
Nos solutions : vous proposer des services d’analyses thermiques fiables et un accompagnement dans l’interprétation des résultats
Depuis plus de 30 ans, notre laboratoire FILAB dispose de l’expérience et de moyens analytiques spécifiques permettant de répondre aux besoins d’analyses thermiques de nos clients. FILAB accompagne les entreprises dans la caractérisation de leurs matériaux à travers des analyses fiables et personnalisées.
Nos prestations d'analyse thermique en laboratoire
De l’analyse à la R&D, le laboratoire FILAB propose des services multisectoriels répondant à plusieurs types de demandes d’analyses thermiques telles que :
Nos moyens techniques pour l'analyse thermique de matériau
Il existe plusieurs techniques d’analyses thermiques permettant de mettre en évidence les spécificités physico-chimiques du matériau en fonction de la température :
Optimisation des matériaux grâce à l'analyse thermique
Les types de défaillances évitées grâce à l’analyse thermique
L’analyse thermique permet de prévenir ou de diagnostiquer plusieurs types de défaillances critiques pour l’industrie :
Dégradation thermique : perte de masse ou modification chimique des matériaux sous l’effet de la chaleur.
Instabilité chimique : réactions thermiques imprévues pouvant compromettre la sécurité ou l’efficacité des produits.
Réactivité thermique excessive : risques d’inflammation ou de décomposition dangereuse dans les produits chimiques.
Transitions de phase non maîtrisées : fusion, cristallisation ou vitrification affectant les performances des produits.
Fissuration ou déformation : résultantes de dilatations ou contractions thermiques non prévues, particulièrement dans les métaux et les composites.
Les analyses thermiques dans les industries
L'analyse thermique est utilisée dans de nombreux secteurs industriels pour répondre à des problématiques spécifiques relatives à la performance et à la sécurité des matériaux.
- Pour déterminer la stabilité thermique des médicaments et la compatibilité des composants dans les formulations pharmaceutiques. L'analyse thermique, via des techniques comme la DSC, permet de garantir l'efficacité, la sécurité, et la longévité des produits pharmaceutiques, répondant ainsi aux strictes réglementations de l'industrie.
- Assurer la résistance des matériaux à des températures extrêmes, notamment dans l’industrie aérospatiale. L'analyse thermique aide à sélectionner des matériaux qui peuvent résister aux variations de température extrêmes et aux conditions thermique élevées.
- Gérer la dissipation thermique dans les appareils électroniques pour éviter la surchauffe des composants électroniques. L'utilisation de la thermographie infrarouge et de la mesure de la conductivité thermique permet de concevoir des circuits plus efficaces et des systèmes de refroidissement adaptés. Optimiser la gestion thermique est essentiel pour prolonger la durée de vie des dispositifs électroniques et pour minimiser le risque de défaillance due à la chaleur.
FAQ
L’analyse thermique est une technique scientifique permettant d’évaluer les propriétés thermiques de divers matériaux. Cette méthode de laboratoire est utilisée pour analyser les changements physiques et / ou chimiques qui se produisent au cours de la variation de température. Les matériaux qui sont couramment soumis à des analyses thermiques sont les polymères, les composites, les métaux, les alliages et les céramiques. Cette technique est très utile pour déterminer les propriétés des matériaux tels que la conductivité thermique, la capacité calorifique et la diffusivité thermique.
L'analyse thermogravimétrique (TGA) est une technique qui mesure la variation de masse d'un échantillon en fonction de la température ou du temps. Elle permet de détecter des phénomènes comme la décomposition, la déshydratation, ou l'oxydation en chauffant l'échantillon sous une atmosphère contrôlée. La TGA est utilisée pour étudier la composition chimique, la stabilité thermique, et les températures de décomposition des matériaux, ce qui est essentiel dans la recherche et développement, ainsi que dans le contrôle qualité de nombreux secteurs industriels tels que les polymères et les céramiques.
Une analyse thermique et une analyse thermogravimétrique sont deux techniques de caractérisation de matériaux très courantes. Bien que les deux techniques se concentrent sur la mesure des propriétés thermiques des matériaux, elles diffèrent dans leur approche.
L'analyse thermique est une technique qui mesure les propriétés thermiques face à des variations de température, tandis que l'analyse thermogravimétrique mesure la variation de masse de ce même matériau en réponse à des changements de température.
En d'autres termes, alors que l'analyse thermique se concentre sur les changements physico-chimiques induits par des changements de température, l'analyse thermogravimétrique examine les variations de masse qui résultent de ces changements. Ces techniques offrent une compréhension approfondie des propriétés thermiques des matériaux et sont utilisées dans de nombreux domaines allant de l'industrie à la recherche.
Une interprétation correcte des résultats d'une analyse thermique dépend de la compréhension approfondie des principes physiques sous-jacents.
Les résultats d'une analyse thermique sont souvent présentés sous forme de courbes représentant l'évolution de la température en fonction du temps ou de la quantité d'énergie absorbée ou libérée par l'échantillon.
En général, les variations de température et d'énergie indiquent des transitions de phase ou des réorganisations moléculaires dans l'échantillon. La compréhension de ces résultats est primordiale pour l'optimisation des propriétés des matériaux.
Lors d'une analyse thermique, plusieurs propriétés thermiques des matériaux sont étudiées pour comprendre leur comportement sous diverses conditions de température. Voici les principales propriétés analysées :
> Capacité calorifique (Cp) : C'est la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une unité de masse du matériau d'un degré Celsius, permettant de comprendre comment un matériau absorbe et stocke l'énergie thermique.
> Transition thermique : Cela inclut la détection des points de transition tels que les points de fusion, de cristallisation, et les transitions vitreuses, indiquant à quelles températures un matériau change de phase ou de structure.
> Stabilité thermique : Cette propriété décrit la capacité d'un matériau à conserver ses caractéristiques physiques et chimiques à des températures élevées. La décomposition thermique ou la dégradation peut être analysée pour déterminer à quelle température un matériau commence à se décomposer.
> Conductivité thermique : C'est la mesure de la capacité d'un matériau à conduire la chaleur. Cette propriété est essentielle pour les applications où la gestion de la chaleur est critique, comme dans les matériaux isolants ou les composants électroniques.
> Coefficient de dilatation thermique : Il quantifie l'expansion ou la contraction d'un matériau en réponse à des changements de température, pour des applications nécessitant une grande précision dimensionnelle.
> Température de décomposition : La température à laquelle un matériau commence à se décomposer chimiquement, notamment dans des conditions de température élevée.
> Dilatation thermique : Cela mesure les changements de dimension en réponse à la température. Pour les matériaux utilisés dans la construction ou la fabrication de composants qui subissent des fluctuations de température, cette propriété est vitale pour assurer l'intégrité structurelle et la compatibilité des matériaux.
L'analyse de ces propriétés aide les industries à choisir, concevoir et fabriquer des matériaux adaptés à des applications spécifiques, garantissant performance, sécurité, et durabilité.
Elle permet d’identifier des phénomènes tels que la dégradation thermique, les transitions de phase imprévues, ou les fissurations dues aux variations de température, évitant ainsi des problèmes de performance ou de sécurité.
Elle est utilisée dans l’aéronautique, l’automobile, la chimie, la plasturgie, le pharmaceutique, et l’énergie, pour des applications allant de la caractérisation des matériaux à la validation des processus de fabrication.
L’analyse thermique mesure des paramètres clés comme la température de dégradation, la stabilité thermique, l’enthalpie des transitions, les coefficients de dilatation thermique, et les pertes de masse.
Les résultats incluent des courbes de comportement thermique (TGA, DSC) ou des données précises sur la dilatation, les températures critiques, les pertes de masse, et les transitions thermiques spécifiques aux matériaux.
Un laboratoire spécialisé offre des équipements de pointe, des experts qualifiés, et garantit des analyses conformes aux normes industrielles (ISO, COFRAC), essentielles pour répondre aux exigences des projets industriels complexes.
