L’analyse thermique différentielle (DTA) se produit lorsque deux substances sont exposées aux mêmes températures et changements thermiques au fil du temps. L’essai comprend généralement une substance de référence, dont le comportement est connu dans les conditions de température appliquées. Une autre substance est soumise aux mêmes températures et taux de changement que la référence. L’échantillon peut soit absorber de la chaleur, ce qui signifie généralement qu’il est plus froid que la référence, soit émettre de la chaleur lorsqu’il est plus chaud que le premier matériau. Avec les données tracées, les chercheurs peuvent déterminer comment des matériaux spécifiques réagissent à certaines températures, ainsi qu’au fil du temps.
Les matériaux de référence ne fondent ou ne gèlent généralement pas; ils doivent rester à un état stable pour que l’expérience fonctionne. Une technique d’analyse thermique différentielle est souvent effectuée en plaçant chaque matériau dans un conteneur séparé. Chaque conteneur se trouve généralement dans une cavité séparée dans le même espace. Des instruments appelés thermocouples sont généralement utilisés pour enregistrer les différences de température entre les deux matériaux. Les thermocouples peuvent détecter un changement de phase, tel qu’une fusion ou une vaporisation, en tant que signal.
Une autre méthode d’analyse thermique différentielle peut être l’utilisation de casseroles conductrices, avec des thermocouples qui y sont attachés, à l’intérieur d’un four. Les deux matériaux sont plus souvent chauffés de manière égale avec le temps lorsque le DTA est effectué de cette manière. Les résultats du test sont généralement enregistrés à l’aide d’une courbe DTA. Les différences de température entre les matériaux, ou un changement de température dans le temps, peuvent être tracés. Le graphique visualise souvent la chaleur latente de transition qui se produit alors qu’une substance passe d’un état à un autre ; cela fait généralement que la température de l’échantillon est temporairement inférieure à la référence.
L’analyse thermique différentielle implique souvent de tester des échantillons à des températures plus élevées que d’autres formes d’analyse thermique. Elle peut être réalisée avec des matériaux tels que le métal, la céramique, le verre et la céramique. Les matériaux de référence qui sont souvent utilisés comprennent le carbure de silicium et l’aluminium. Les étalons de référence liquides incluent parfois de l’huile de silicone.
La technologie du 21e siècle a combiné l’analyse thermique différentielle avec la capacité de détecter la perte de masse de matériau ainsi que le changement de température. Les programmes logiciels peuvent surveiller automatiquement le processus et enregistrer les mesures. Avant un essai, les instruments d’analyse thermique différentielle doivent généralement être étalonnés. Une procédure d’étalonnage distincte exécute des matériaux connus pour réagir d’une manière particulière sur des plages de températures données. Les réglementations locales et régionales peuvent guider le processus d’étalonnage pour l’analyse thermique différentielle dans les applications pharmaceutiques, alimentaires ou environnementales.