「冷熱の巫女:ディスクレア」(DSC:示差走査熱量測定)

illustrated by むすぺろ

About

冷熱の巫女「ディスクレア」はDefferential Scannig Calorimetryの化身。限定された環境下の大気の温度を自在に操り、温度を上げ物質を溶解させたり、冷やすことで粘性を無くし、物質を破壊させやすくする能力を持つ。浮遊している様々な種類パンを用いて、相手の特性に合わせて戦う。一人称は「わらわ」で常に上から目線の語り口であるが、実は情に厚く、困った人は見捨てない優しい心を持つ。トーマとは血縁関係にある。

     

 

DSC(示差走査熱量測定)役割・分かること

ディスクレア
ここからはわらわが説明していくぞ。心して聞くのじゃ。

Defferential Scaning Calorimetry(DSC)は主に物質の熱的特性を測る理化学機器じゃ。DSCは測定器内で2つのパン(片方は標準、もう片方は試料が入ったもの)を用いて、物質の測定を行いっていくのじゃぞ。標準は空の時もあれば、リファレンスを入れる時もあるぞ。

 

通常、DSCでは毎分X度ずつ温度を上昇させてスキャニングしていくのじゃ(Xは各自で決める)。これにより、それぞれの温度領域を通過する際に起こる「発熱反応、吸熱反応」がグラフとして表れることになるのう。

わらわ(DSC)から得られた神書データはあくまでも数値データじゃ。ただ、人々はわかりやすくするためにグラフ(チャート)にするのう。DSCの説明でよく用いられるポリエチレンテレフタレートのDSCチャートを簡易的に図にしたものをわらわが特別に用意してやったぞ。感謝してみるがよい。

 

青矢印は吸熱反応、赤矢印は発熱反応を示しておる。つまり、250℃付近に出てくる青矢印は吸熱反応じゃの。測定物質がわらわが与えている熱を吸収して変化している状態ともいえるのじゃ。こういった吸熱反応を示す一つが「溶解」であり、PETにおいては250℃付近で溶解することがわかるのじゃ。

ディスクレア
PETはプラスチックの中では比較的、高い温度を必要とする手間のかかるやつじゃ。まぁ、わらわからすれば可愛い温度じゃがの。

 

PETは結晶性樹脂であり、結晶化時に発熱が起こるのじゃ。DSCの測定により、発熱が約150℃で起こっていることから、樹脂の結晶化温度を知ることができるぞ。PETは結晶化度の高い樹脂じゃからこのようにピークが明確に見えるが、はっきりと見えない樹脂も多いことを覚えておくのじゃ。

またピークだけでなく、グラフから面積を算出し熱量を求めることも可能じゃ。加工後材料の結晶化度の計算などで用いられたりするのう。以下の赤い三角のようにベースラインを引き、計算をするのじゃ。

 

このように、わらわが熱をコントロールすることで、物質の「加工に必要な温度」、「強化(結晶化)温度」、「加工後の材料特性」などを知ることができるのじゃ。此度はポリエチレンテレフタレートで解説してやったが、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を問わずわらわ(DSC)を用いた測定により、加工温度の一つの指標とすることができるぞ。

本来は不活性ガス(主に窒素)の雰囲気下で行い、物質の純粋な熱的特性を測定するのが普通じゃ。高度じゃが、酸素注入することによって、熱的特性の変化とともに材料物性を見ることもできるぞ。そなたの実験、知りたいことに合わせて、わらわを適切に使うことで新たな境地が見えるかもしれんの。精進するがよいぞ。

ディスクレア

 

ディスクレア
ここまで読んで頂けたこと真に感謝じゃ。ただあと一つわらわからそなたへ願いがある。ぜひ、デヴァイシーズを拡散して欲しいのじゃ。そなたの呟きやはてブがわらわ達の力の源になっておるぞ。応援よろしく頼むのじゃ。

     

 

ディスクレアのファンアート家宝

みなから頂いたファンアートを家宝として飾らせていただいておるぞ。掲載してよい場合は「#DEVICESファンアート」とハッシュタグを付けて欲しいのじゃ。

 

 

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