1. 簡介

在熱分析和量熱實驗中，樣品的形狀與尺寸是影響實驗結果準確性與重復性的關鍵因素，已有相關研究多次證實其具有顯著影響 [1-3]。這主要是由于樣品的熱傳導效率、受熱均勻性以及與環(huán)境之間的熱交換速率，均會隨形狀和尺寸的變化而產(chǎn)生明顯差異。以差示掃描量熱法（DSC）為例，相同質量的球狀樣品與片狀樣品相比，球狀樣品因比表面積較小，熱量傳遞速度較慢，容易導致相變峰出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，且峰寬增加；而片狀樣品雖比表面積較大，但若厚度不均勻，會造成局部溫度梯度差異，從而導致相變焓值的測量偏差。

對于塊狀樣品，尤其是厚度通常在微米至毫米級的薄膜類材料，其裁切方法與樣品尺寸對實驗結果的影響尤為顯著。薄膜類樣品自身厚度較薄，裁切過程中若采用普通剪刀手工裁切，容易因施力不均造成邊緣產(chǎn)生褶皺或拉伸變形，從而破壞樣品原油的微觀結構；而使用激光裁切機雖能保證邊緣整齊，但局部高溫可能會改變樣品表面的化學組成，進而影響其熱穩(wěn)定性測試結果。此外，樣品尺寸的差異也會對實驗結果產(chǎn)生重要影響。以熱重分析（TGA）為例，對于同一薄膜樣品，若裁切面積過大、超出坩堝容量，容易引起樣品堆疊，阻礙內(nèi)部氣體逸出，導致熱分解過程中的失重速率曲線出現(xiàn)平臺延遲；若尺寸過小，樣品質量可能低于儀器的檢測靈敏度，導致實驗數(shù)據(jù)的信噪比降低，測量誤差顯著增大。

在力學性能測試中，裁切樣品時所采用的工具和施加的力度對實驗結果具有顯著影響，其差異可導致超過 200%的偏差。以拉伸強度測試為例，若在使用手動沖裁模具裁切標準試樣時施加過大的力度，容易使樣品邊緣產(chǎn)生微裂紋。這些肉眼難以察覺的微觀缺陷在拉伸過程中會成為應力集中點，引起樣品過早斷裂，從而使測得的拉伸強度顯著低于真實值；相反，若使用自動裁切設備，但裁切參數(shù)設置不當（如刀具壓力不足），則可能會導致樣品邊緣出現(xiàn)毛邊，同樣會影響實驗結果的準確性。此外，裁切工具的刃口鋒利程度和裁切方式也會影響樣品的尺寸精度。例如，若裁切后樣品寬度存在偏差，將直接導致應力計算值的誤差，進一步放大對實驗結果的影響。

為滿足熱分析實驗中多種技術——如熱重分析（TGA）、差示掃描量熱（DSC）、靜態(tài)熱機械分析（TMA）、熱膨脹（DIL）、動態(tài)熱機械分析（DMA）、流變（RHE）、熱分析聯(lián)用技術以及量熱技術——對特定形狀樣品制備的需求，中科熱儀研制了TAP-1T型多功能熱分析制樣機。該設備可兼容上述各類分析方法的制樣要求，實現(xiàn)標準化、高效率的樣品前處理。

圖1 中科熱儀TAP - 1T多功能熱分析制樣機外觀

中科熱儀TAP - 1T多功能熱分析制樣機是一款集精準切割與壓制功能于一體的專業(yè)設備（見圖 1）。設備采用立式結構，外觀設計簡潔大方，整體布局合理，便于操作與維護。設備主體外殼選用高品質材料，具備良好的耐用性與穩(wěn)定性，能適應實驗室復雜的工作環(huán)境。TAP - 1T在設計上充分考量人機工程學，操作區(qū)域布局清晰，便于操作人員高效完成樣品制備，有效提升實驗效率。

設備組主要由操作顯示區(qū)域、樣品處理區(qū)域以及輔助功能區(qū)域組成。操作顯示區(qū)域配備觸摸顯示屏、電源/復位/啟動按鈕及狀態(tài)指示燈；樣品處理區(qū)域包含艙門以及內(nèi)部工作空間；輔助功能區(qū)域主要有收集切割碎屑的儲粉盒，便于轉移的搬運把手，用于拓展功能的壓制工裝適配和粉末壓制工裝適配。

以上這些功能拓展了設備應用場景，使 TAP - 1T 不局限于樣品切割，還能為熱分析實驗中坩堝制備提供專業(yè)支持，提升實驗室設備資源利用率，降低實驗成本。

4. 設備應用范圍與優(yōu)勢

1. 應用范圍

TAP - 1T 憑借其靈活的刀模適配能力與高精度加工性能，廣泛應用于材料科學、熱分析測試、電子元器件制造等多個領域 。在材料科學研究中，可將金屬薄膜、非金屬聚合物板材等加工成特定形狀的樣品，滿足差示掃描量熱法（DSC）、熱重分析（TGA）等熱分析實驗對樣品制備的要求；在電子元器件制造領域，TAP - 1T可實現(xiàn)對各類電子薄膜材料、電路板基材等的精準切割，為元器件性能測試提供高一致性標準樣品；對于科研與質量檢測機構，其壓制坩堝功能能夠滿足熱分析實驗對坩堝質量與規(guī)格的嚴格要求，為精準熱分析檢測提供可靠支持。

2. 設備優(yōu)勢

（1）精準度高：TAP - 1T采用電機驅動并結合壓力傳感器實時監(jiān)測技術，能夠精確控制切割壓力與刀模運行軌跡。無論是微米級薄膜，還是毫米級板材，均可實現(xiàn)形狀規(guī)整、尺寸精準的樣品切割，保障后續(xù)熱分析實驗數(shù)據(jù)的準確性與可重復性。

（2）功能集成：該設備集成了樣品切割與坩堝壓制功能，可滿足多種實驗樣品制備需求。與傳統(tǒng)單一功能設備相比，有效降低了實驗室的設備購置成本與空間占用，同時提升了實驗流程連貫性與效率。

（3）操作便捷：配備用戶友好的觸摸屏界面、清晰的狀態(tài)指示燈以及便捷的艙門和模塊拆卸設計，顯著降低了操作難度。即使非專業(yè)人員經(jīng)簡單培訓后，也能熟練完成樣品制備工作。

（a） 壓力閾值輸入

(b) 壓力閾值顯示

圖4 中科熱儀TAP - 1T多功能熱分析制樣機壓力閾值輸入過程

（4）運行穩(wěn)定：設備選用高品質材料，結合合理的結構設計與精準的電控系統(tǒng)，保障長期頻繁使用下的可靠性。很大程度減少故障停機時間，為實驗室連續(xù)、高效開展實驗提供堅實支持。

多功能熱分析制樣機 TAP - 1T 憑借其高精度制樣能力、豐富的功能集成、用戶友好的操作體驗以及出色的運行穩(wěn)定性，已成為熱分析實驗樣品制備領域的得力設備。該設備為科研人員與實驗室工作者提供了高效、精準的樣品制備解決方案，顯著提升了熱分析實驗的數(shù)據(jù)質量與工作效率，在材料科學研究、質量檢測等多個領域發(fā)揮著關鍵作用，推動實驗方法不斷向精準化、高效化的方向發(fā)展 。隨著實驗需求的不斷提升和技術的持續(xù)進步，TAP - 1T 也將在后續(xù)迭代中不斷優(yōu)化性能，為各類實驗工作提供更好的支持。