Analisi termica dielettrica
L'analisi termica dielettrica (DETA, dall'inglese dielectric thermal analysis), o analisi dielettrica (DEA), è una tecnica che utilizza un campo elettrico oscillante per misurare la variazione della permittività in funzione della temperatura.[1] La metodica si basa sul riorientamento dei dipoli del materiale oggetto di studio e sulla diffusione traslazionale di unità cariche mobili (come gli elettroni e gli ioni, che tendono a dirigersi verso gli elettrodi di carica opposta), con produzione di una corrente che presenterà un certo sfasamento.
I cambiamenti di permittività e polarizzabilità risultano più marcati e facilmente rilevabili in corrispondenza di una transizione di fase (ad esempio la transizione vetrosa, la fusione o la cristallizzazione) o transizione secondaria (meccanismi di rilassamento localizzato) rispetto a quanto osservato negli altri metodi di analisi termica focalizzati sulle variazioni di entalpia, volume o capacità termica.[1]
L'analisi dielettrica è il metodo di riferimento secondo le norme ASTM E2038 ed E2039 per effettuare indagini sulla reticolazione dei polimeri termoindurenti. Essa inoltre può essere sfruttata per ricavare informazioni riguardanti la viscosità.
Teoria
[modifica | modifica wikitesto]Applicando un campo elettrico E a un materiale posto tra due elettrodi, si ha in risposta la produzione di una corrente J che risulta legata al campo elettrico tramite la costante dielettrica complessa ε* del materiale secondo l'equazione[2]
dove i è l'unità immaginaria, ω è la frequenza di misurazione, ed ε0 è la costante dielettrica del vuoto.
La costante dielettrica complessa può essere separata in una parte reale e in una immaginaria nel seguente modo:
dove ε' è la permittività relativa ed ε'' è il fattore di perdita relativo.
La permittività relativa è una misura della polarizzazione elettrica del materiale in seguito all'applicazione del campo elettrico, mentre il fattore di perdita rappresenta l'energia richiesta per i moti molecolari (perdita di energia richiesta per l'orientamento dei dipoli molecolari e per la conduzione di corrente da parte delle specie ioniche). Sia ε' sia ε'' variano in funzione della frequenza di misurazione, della temperatura e della struttura del materiale.
Altro importante parametro di un'analisi dielettrica è la tangente di perdita (tan δ) definita dal rapporto ε''/ε'.
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ a b Joseph D. Menczel e R. Bruce Prime, Thermal Analysis of Polymers: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, 2014, DOI:10.1002/9780470423837.ch6, ISBN 1118995996.
- ^ Michael E. Brown, Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry: Principles and Practice, Elsevier, 1998, p. 403, ISBN 0080539599.
