TAP-1T多功能热分析制样机的介绍（一）——核心功能与适配场景

1. 简介

在热分析和量热实验中，样品的形状与尺寸是影响实验结果准确性与重复性的关键因素，已有相关研究多次证实其具有显著影响 [1-3]。这主要是由于样品的热传导效率、受热均匀性以及与环境之间的热交换速率，均会随形状和尺寸的变化而产生明显差异。以差示扫描量热法（DSC）为例，相同质量的球状样品与片状样品相比，球状样品因比表面积较小，热量传递速度较慢，容易导致相变峰出现滞后现象，且峰宽增加；而片状样品虽比表面积较大，但若厚度不均匀，会造成局部温度梯度差异，从而导致相变焓值的测量偏差。

对于块状样品，尤其是厚度通常在微米至毫米级的薄膜类材料，其裁切方法与样品尺寸对实验结果的影响尤为显著。薄膜类样品自身厚度较薄，裁切过程中若采用普通剪刀手工裁切，容易因施力不均造成边缘产生褶皱或拉伸变形，从而破坏样品原油的微观结构；而使用激光裁切机虽能保证边缘整齐，但局部高温可能会改变样品表面的化学组成，进而影响其热稳定性测试结果。此外，样品尺寸的差异也会对实验结果产生重要影响。以热重分析（TGA）为例，对于同一薄膜样品，若裁切面积过大、超出坩埚容量，容易引起样品堆叠，阻碍内部气体逸出，导致热分解过程中的失重速率曲线出现平台延迟；若尺寸过小，样品质量可能低于仪器的检测灵敏度，导致实验数据的信噪比降低，测量误差显著增大。

在力学性能测试中，裁切样品时所采用的工具和施加的力度对实验结果具有显著影响，其差异可导致超过 200%的偏差。以拉伸强度测试为例，若在使用手动冲裁模具裁切标准试样时施加过大的力度，容易使样品边缘产生微裂纹。这些肉眼难以察觉的微观缺陷在拉伸过程中会成为应力集中点，引起样品过早断裂，从而使测得的拉伸强度显著低于真实值；相反，若使用自动裁切设备，但裁切参数设置不当（如刀具压力不足），则可能会导致样品边缘出现毛边，同样会影响实验结果的准确性。此外，裁切工具的刃口锋利程度和裁切方式也会影响样品的尺寸精度。例如，若裁切后样品宽度存在偏差，将直接导致应力计算值的误差，进一步放大对实验结果的影响。

为满足热分析实验中多种技术——如热重分析（TGA）、差示扫描量热（DSC）、静态热机械分析（TMA）、热膨胀（DIL）、动态热机械分析（DMA）、流变（RHE）、热分析联用技术以及量热技术——对特定形状样品制备的需求，中科热仪研制了TAP-1T型多功能热分析制样机。该设备可兼容上述各类分析方法的制样要求，实现标准化、高效率的样品前处理。

图1 中科热仪TAP - 1T多功能热分析制样机外观

中科热仪TAP - 1T多功能热分析制样机是一款集精准切割与压制功能于一体的专业设备（见图 1）。设备采用立式结构，外观设计简洁大方，整体布局合理，便于操作与维护。设备主体外壳选用高品质材料，具备良好的耐用性与稳定性，能适应实验室复杂的工作环境。TAP - 1T在设计上充分考量人机工程学，操作区域布局清晰，便于操作人员高效完成样品制备，有效提升实验效率。

设备组主要由操作显示区域、样品处理区域以及辅助功能区域组成。操作显示区域配备触摸显示屏、电源/复位/启动按钮及状态指示灯；样品处理区域包含舱门以及内部工作空间；辅助功能区域主要有收集切割碎屑的储粉盒，便于转移的搬运把手，用于拓展功能的压制工装适配和粉末压制工装适配。

以上这些功能拓展了设备应用场景，使 TAP - 1T 不局限于样品切割，还能为热分析实验中坩埚制备提供专业支持，提升实验室设备资源利用率，降低实验成本。

4. 设备应用范围与优势

1. 应用范围

TAP - 1T 凭借其灵活的刀模适配能力与高精度加工性能，广泛应用于材料科学、热分析测试、电子元器件制造等多个领域 。在材料科学研究中，可将金属薄膜、非金属聚合物板材等加工成特定形状的样品，满足差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）等热分析实验对样品制备的要求；在电子元器件制造领域，TAP - 1T可实现对各类电子薄膜材料、电路板基材等的精准切割，为元器件性能测试提供高一致性标准样品；对于科研与质量检测机构，其压制坩埚功能能够满足热分析实验对坩埚质量与规格的严格要求，为精准热分析检测提供可靠支持。

2. 设备优势

（1）精准度高：TAP - 1T采用电机驱动并结合压力传感器实时监测技术，能够精确控制切割压力与刀模运行轨迹。无论是微米级薄膜，还是毫米级板材，均可实现形状规整、尺寸精准的样品切割，保障后续热分析实验数据的准确性与可重复性。

（2）功能集成：该设备集成了样品切割与坩埚压制功能，可满足多种实验样品制备需求。与传统单一功能设备相比，有效降低了实验室的设备购置成本与空间占用，同时提升了实验流程连贯性与效率。

（3）操作便捷：配备用户友好的触摸屏界面、清晰的状态指示灯以及便捷的舱门和模块拆卸设计，显著降低了操作难度。即使非专业人员经简单培训后，也能熟练完成样品制备工作。

（a） 压力阈值输入

(b) 压力阈值显示

图4 中科热仪TAP - 1T多功能热分析制样机压力阈值输入过程

（4）运行稳定：设备选用高品质材料，结合合理的结构设计与精准的电控系统，保障长期频繁使用下的可靠性。很大程度减少故障停机时间，为实验室连续、高效开展实验提供坚实支持。

多功能热分析制样机 TAP - 1T 凭借其高精度制样能力、丰富的功能集成、用户友好的操作体验以及出色的运行稳定性，已成为热分析实验样品制备领域的得力设备。该设备为科研人员与实验室工作者提供了高效、精准的样品制备解决方案，显著提升了热分析实验的数据质量与工作效率，在材料科学研究、质量检测等多个领域发挥着关键作用，推动实验方法不断向精准化、高效化的方向发展 。随着实验需求的不断提升和技术的持续进步，TAP - 1T 也将在后续迭代中不断优化性能，为各类实验工作提供更好的支持。