Thermogravimetrische Analyse (TGA)
Bei der thermogravimetrischen Analyse (TGA) wird die Massenänderung einer Probe in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit gemessen. Durch definierte Umgebungsbedingungen, wie bspw. Aufheizrate und Gasatmosphäre können gezielt thermisch bedingte Materialinformationen zu sammeln. Ziel der Untersuchung ist es, Informationen über den thermischen Abbau, die Zusammensetzung und die Stabilität des zu untersuchenden Materials zu erhalten. Die gemessene Gewichtsänderung kann durch Verdampfen, thermische Zersetzung, Oxidation oder andere chemische Reaktionen verursacht werden.
Beispiel 1: TGA-Kurve unterschiedlicher Isolationsmaterialen bis 1000 °C
Im dargestellten Diagramm sind Isolationsmaterialien auf unterschiedlicher Basis dargestellt. Mit einer Heizrate von 10 K/min wurden alle Materialien temperaturbeaufschlagt. Der thermisch induzierte Masseabbau ist dabei zwischen 1 und 10 % sehr unterschiedlich. Diese Kenntnis kann essentiell bei der Materialauswahl sein.
Beispiel 2: Lebensdauermodell nach Arrhenius
Ein wichtiges Kriterium für den Einsatz eines Materials ist seine Lebenszeit. Wie lang kann das Material unter entsprechenden Bedingungen seine Funktion erfüllen? Für die temperaturbedingte Alterung von vorwiegend polymeren Werkstoffen, können Arrhenius-Modelle herangezogen werden. Mittels beschleunigter Alterung in einem thermogravimetrischen Experiment bei unterschiedlichen Heizraten können so Lebenszeitvorhersagen getroffen werden. Im aufgeführten Diagramm sind drei unterschiedliche Gapfiller–Materialien dargestellt. Die modellbasierte, zu erwartende Materiallebenszeit beträgt bei konstanter Betriebstemperatur von 100 °C zwischen 2 und 171 Jahren.
