微量熱儀（Microcalorimeter）是一類具有超高靈敏度的熱量檢測儀器，其核心功能是精確測量物質在物理、化學反應過程中所釋放或吸收的微小的熱量（通常可達微瓦級，μW）。該技術基于熱力學第一定律，通過高靈敏度的溫度傳感器和精密熱流傳感器，實時捕捉微小的熱量變化。當樣品池中發(fā)生任何伴隨熱量變化的進程時，儀器通過傳感器能夠精確測定樣品的熱量變化。

主要的測量模式包括：

• 熱流式：普遍的測量方式。通過高靈敏度的熱電堆傳感器測量樣品與參比物之間的溫度差。該溫差與過程中的熱流率成正比。儀器通過測量這個溫差來計算熱功率。

  
  

• 功率補償式：在樣品和參比物下方分別設有獨立的加熱器和溫度傳感器。當樣品發(fā)生反應產(chǎn)生溫差時，系統(tǒng)會自動調節(jié)對樣品池的加熱功率，以抵消這個溫差，使其與參比池溫度始終保持一致。所補償?shù)墓β始吹扔跇悠肺栈蜥尫诺臒峁β省?/span>

根據(jù)不同的操作模式和應用特點，微量熱儀通常包含但不限于以下幾類：

1.等溫微量熱儀

等溫微量熱儀是一種通常用于在恒定溫度下，長時間、高精度測量物質所產(chǎn)生或吸收微小熱量的儀器，同樣是基于熱流原理。該儀器對溫控精度要求很高，主要用于微生物代謝、水泥水化過程以及藥物穩(wěn)定性等研究。

圖1 中科熱儀MIC-90型多通道等溫微量熱儀

中科熱儀MIC-90型多通道等溫微量熱儀，正是以水泥水化熱、微生物生長、含能材料穩(wěn)定性評價等應用為目標設計并制造的一種高通量精密量熱解決方案。根據(jù)實驗需求可選擇3通道或8通道兩種量熱模塊，量熱模塊中每個樣品及參比通道下均布置有高靈敏度平面?zhèn)鞲衅?，同時恒溫溫度穩(wěn)定性能達到±0.002℃，滿足多種類型的應用。

2．等溫滴定微量熱儀

等溫滴定量熱法（Isothermal Titration Calorimetry，ITC）是近年來發(fā)展起來的一種研究生物熱力學與生物動力學的重要方法。等溫滴定微量熱儀也成為了定量研究分子間相互作用的關鍵工具。它通過微量滴定技術，直接測量一個分子注入另一個分子溶液中所吸收或釋放的熱量，主要應用于藥物研發(fā)、表面化學與膠體化學等領域。

3．三維微量熱儀（卡爾維式微量熱儀）

三維微量熱儀是一種以高精度三維熱電堆為傳感器的熱流型微量熱儀。其量熱系統(tǒng)由加熱爐、三維量熱傳感器及樣品池等部分組成。三維量熱傳感器基于熱電堆量熱原理，也稱卡爾維原理，即由熱電偶構成的籠狀三維空間陣列包圍在樣品所在空間，從而可以完整地捕獲樣品在各個方向吸收或放出的熱量。

圖2 中科熱儀DMC-300型雙模式三維微量熱儀

中科熱儀DMC系列雙模式三維微量熱儀正是以三維熱電堆為傳感器的熱流型微量熱儀，兼具恒溫及溫度掃描工作模式，可以準確反映源自樣品本身物化性質或與環(huán)境相互作用產(chǎn)生的熱效應，在各種應用場景下提供很高的測試精度及準確度。

圖3 中科熱儀DMC-196型低溫雙模式三維微量熱儀

除上述所提到的，微量熱儀還包括高靈敏度的DSC（檢測限達納瓦級）。其他類型的量熱儀，如ARC，氧彈量熱儀，大部分反應量熱儀以及大多數(shù)常規(guī)DSC，熱流檢測限通常在mW甚至W級，而相比之下微量熱儀的熱流檢測限能達到微瓦級別。

微量熱儀憑借其優(yōu)異的靈敏度與高精度，有效突破了傳統(tǒng)量熱技術的局限，廣泛應用于材料科學、生物醫(yī)藥、化工生產(chǎn)等眾多領域。不僅為前沿科學研究提供微觀尺度的熱力學信息，更在新能源電池熱穩(wěn)定性測試、化工過程安全評估等工業(yè)生產(chǎn)場景中，通過精準捕捉反應熱變化，為工藝參數(shù)優(yōu)化與風險防控筑牢數(shù)據(jù)根基。

1.水泥水化熱研究

水泥水化熱指水泥水化過程中放出的熱量，水化熱熱力學及動力學特征，即放熱量的大小及放熱時間對水泥的應用有重要影響。根據(jù)GB/T 12959-2008《水泥水化熱測定方法》，等溫傳導量熱法是水泥水化熱測定的基準法，其測定精準度最高。

下圖是使用MIC-90多通道等溫微量熱儀對水泥水化過程的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，基于多通道設計，一次實驗可平行測試多組是樣品。

圖4 不同水泥樣品的水化過程量熱曲線

2.天然氣水合物研究

天然氣水合物（Gas Hydrate），即可燃冰，是天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰的籠型結晶化合物。天然氣水合物分布于深?；蜿懹騼鐾林校淙紵髢H生成少量的二氧化碳和水，污染遠小于煤、石油等，且儲量巨大。

DMC-196雙模式三維微量熱儀與高壓控制器組合系統(tǒng)具備低溫-高壓操作模式，可以模擬氣體水合物的形成條件，提供改變溫度-壓力等外部熱動力學參數(shù)，結合調節(jié)樣品組分等內源因素，系統(tǒng)研究水合物的生成與分解機理，在水合物開采、水合物生成及其預防、流動保障等領域提供可靠的理論依據(jù)及工程參數(shù)。

3．吸附與催化研究

氣體吸附過程中的重要熱力學信息——吸附熱，通常需要通過理論計算得到。由于計算過程存在各種近似模型修飾，導致計算得到的吸附熱可信度通常存疑。因此，吸附熱的直接測量在催化研究中就顯得很有必要，而雙模式三維微量熱儀DMC系列正是此類研究的最為有力的工具。