線性熱膨脹係數（CLTE/CTE）測試

線性熱膨脹係數 (CLTE) 描述材料隨溫度的長度變化。平均線性熱膨脹係數和物理（差異）線性熱膨脹係數之間存在差異。平均線性熱膨脹係數定義為通過熱膨脹曲線兩點的割線的斜率。物理（微分）線性熱膨脹係數是給定溫度下膨脹曲線的斜率。因此，它對應於熱膨脹曲線關於溫度的一階導數。

當材料受到溫度變化時，就會發生熱膨脹或收縮，導致整體尺寸和其他物理特性的變化。這種效應在氣體和液體中更為明顯，但在固體中也很明顯。較軟的材料（例如未增強的聚合物）每改變一度溫度就會經歷更大程度的尺寸變化。

當談到加工聚合物時，熱始終是其中的重要因素。任何聚合物或複合材料的溫度升高都會導致尺寸、零件翹曲或內部應力的顯著變化。因此，對於設計人員來說，了解材料在加工過程中會發生多少熱膨脹至關重要。

工程師和設計師用來測量材料在熱作用下的尺寸穩定性的測試之一是線性熱膨脹係數。公司非常謹慎地確保無與倫比的結果，以確保加工的聚合物和複合材料具有最佳的尺寸和性能。

線性熱膨脹係數是透過將單位長度的線性膨脹除以溫度變化來計算的。報告平均熱膨脹係數時，應指定溫度範圍。在許多材料中，線性熱膨脹係數會隨著溫度的變化而改變。它並不總是線性的，但對於不太重要的應用或快速估計，通常被認為是線性的。

材料的熱膨脹會導致過早出現裂縫和應力，從而導致零件故障。了解這種類型的擴張不僅涉及財務問題，還有助於確定材料的品質和功能類型。了解暴露於溫度變化的機械零件的尺寸行為非常重要。它還可以確定由不同材料組成的固體元件暴露在溫度下時可能發生並導致失效的熱應力（特別是在評估有效材料粘合或將塑料與金屬一起使用時）。

測量塑膠線性熱膨脹係數最常用的標準是：

• ASTM D696-16 以玻璃石英膨脹儀在零下 30 度至零上 30 度範圍內測定塑膠線性熱膨脹係數的標準試驗方法
• ASTM E831-19 透過熱機械分析對固體材料線性熱膨脹進行的標準測試方法
• ASTM E228-17 推桿膨脹儀測定固體材料線性熱膨脹的標準試驗方法
• ISO 11359 塑膠 - 熱機械分析 (TMA)

確定線性熱膨脹係數的常用方法有：

• 膨脹法：在指定的大氣環境下，透過控制溫度程序測量可忽略不計負載下物質的一個尺寸的技術，例如透過測量膨脹或收縮。
• 干涉測量法：是一種利用波與波之間干涉現象的診斷與研究技術。據觀察，當兩個或多個波在空間中的某一點重疊時，該點產生的波的強度可能與初始波的強度總和不同。
• 熱機械分析：一種用於確定樣品尺寸隨溫度變化的技術，例如軟化溫度、玻璃化轉變溫度和線性熱膨脹係數 (CTE)。該技術最常見的應用是確定 CTE。

線性熱膨脹係數測試被認為很重要，原因如下：

• 熱相容性：當兩種具有不同CLTE值的材料（例如金屬和塑膠）黏合時，它們隨熱膨脹的速率不同。這可能會導致開裂、翹曲或分層，尤其是在複合材料或電子產品中。
• 電子和半導體：電路板 (PCB)、積體電路 (IC) 封裝和焊點都涉及材料的膨脹和收縮。不匹配的 CLTE 可能導致熱循環過程中出現機械應力和故障。
• 精密工程：在航太、光學或機械系統中，公差要求嚴格，即使是微小的擴展也很重要。設計師需要選擇具有較低或匹配的 CLTE 的材料來保持準確性和一致性。
• 3D列印/塑膠：在聚合物為基礎的零件中，高CLTE值會導致冷卻過程中發生翹曲，尤其是在註塑成型或3D列印等製程中。
• 建築和施工：暴露在溫度變化中的結構必須考慮膨脹（例如帶有伸縮縫的橋樑）。未能考慮 CLTE 可能會導致裂縫或扭傷。

我們的組織多年來一直致力於透過廣泛的測試、測量、分析和評估研究為各行各業的企業提供支持，擁有強大的員工隊伍，密切關注世界科學技術領域的發展並不斷完善自己。在此背景下，也為企業提供線性熱膨脹係數（CLTE/CTE）測試服務。