「魔槍の騎士：トーマ」（TMA：熱機械分析）

TMA（熱機械分析）役割・分かること

トーマ

こっからは僕が説明していくね！ちゃんと聞かないと僕の槍でブッ刺しちゃうぞ♡

Termomechanical Analysis（TMA）は温度変化した時の物質の物理的な挙動を図るための装置なんだ。小さいときに習ったことがあるかもしれないけど、温度が高くなると鉄球が輪を通らなくなったり、冷やすと通ったりする実験したことないかな？

あれは「輪を通るか、通らないか」だけど、世の中で設計に使う時にはもっと定量的に詳しく知りたいんだよね。そこで使うのが、TMAなんだ。これを使うことで、物質の「膨張率」や膨張率がわかるんだよね。

測定の一例を示すね。例えば、下の図のように長方形にカットした試料を用いて、上から平らなプローブで押し付けて実験するんだ。

押し付けた状態を「0」として、温度を少しずつ上げていくんだ。そうすると物質が膨張していくことで「膨張した量」を出すことができるよね。グラフにするとこんな感じだね。膨張って目に見えないくらい小さくてスケールはμmになってるね。

得られたグラフで線形を取って温度で割り返すもよし、現場で想定される温度（例えば日本の屋外なら、-10～40℃くらい？）を想定して、膨張率を割り出すのもいいね。

トーマ

膨張率を出してあげたら、色んなところで使えるね。例えば一つの用途はシミュレーション。膨張率と物質のヤング率を掛け合わせて応力を計算することもできるんだ♡

他にもプローブはたくさんの種類があるんだ。例えば、僕の絵の一番右のものは先が針上になっていて、これは針入プローブっていうんだ。これは温度上昇とともに物質が軟化する温度を調べるためのものだよ。

下のグラフが測定時のイメージなんだけど、こんな風にLengthの測定値が一定の温度で落ちるんだ。要するに「軟化する温度でプローブの針が試料に刺さった」と言えるんだ。これで柔らかくなる温度を調べたりすることができるよ。

他にも引張荷重をかけながら行うタイプもあるよ。これは熱で縮んじゃうフィルムなんか使ったりするね。どこまでが本当に使える領域なのか調べたりするのに使えるね。

ここで紹介したもの以外にもプローブがあるし、最近の新しい機会だと「クリープ」や「応力緩和」なんかも調べられるよ。自分の調べたいものの用途に合わせてプローブと実験の方法を選んでみてね♡

トーマ

ここまで読んで頂けて本当に嬉しいんだ！ただ僕から一つお願いがあるんだ。ぜひ、デヴァイシーズを拡散して欲しいんだ。みんなの呟きやはてブが僕たちの力の源に繋がるよ。応援よろしく♡

トーマのファンアート家宝

みなさんから頂いた僕のファンアートを家宝として飾らせてもらってるよ。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んだ♡