Comprendre l’analyse thermogravimétrique : principes et applications

Les fondamentaux de l’analyse thermogravimétrique

L’analyse thermogravimétrique permet de déterminer les variations de masse d’un échantillon en fonction de l’atmosphère ambiante et du temps. Encore appelé ATG, ce procédé nécessite l’intervention de trois éléments que sont la masse, le temps et la température. Elle permet d’observer des phénomènes de :

• décomposition thermique,
• évaporation,
• oxydation,
• réduction,
• absorption.

L’analyse thermogravimétrique sert à déterminer les conditions dans lesquelles chacune de ces réactions chimiques se produit. Elle participe à l’identification des points de fusion, des transitions de phases, et des propriétés thermiques des éléments. Elle permet aussi de mesurer certains composés volatils tels que l’eau contenue dans les matériaux.

L’ATG se fait au moyen d’un appareil qui est constitué d’un module de pesée et d’un four programmable. Pour effectuer l’analyse thermogravimétrique, un échantillon solide ou liquide (d’environ 5 à 10 mg) est mis dans une cellule spéciale pour être ensuite placé sur la balance. Au cours de l’expérimentation, le four augmente progressivement la température de l’élément testé. Le module de pesée enregistre simultanément tous les changements de masse en temps réel.

Les avantages de l’analyse thermogravimétrique

Le système d’analyse thermogravimétrique possède une très forte sensibilité qui permet de détecter le moindre changement de masse des échantillons soumis au procédé d’étude. Cela permet d’obtenir des données de variation de poids très précises selon les réactions chimiques.

L’analyse thermogravimétrique offre par ailleurs un contrôle total et calculé de la température lors des expérimentations. Il est alors possible de les conduire dans différentes conditions thermiques. Vous pouvez aussi effectuer vos analyses sous différentes atmosphères (inerte, réductrice, oxydante…). Ce procédé offre un large éventail d’applications, que ce soit pour étudier la stabilité thermique, les transitions de phase, la composition chimique, la réactivité ou la mécanique des surfaces.

Diversité des matériaux analysés par l’ATG : de la chimie à l’industrie

L’analyse thermogravimétrique fournit des informations très importantes sur les caractéristiques de nombreux matériaux. Les données relatives à cette technique peuvent être utilisées au moment de la création d’éléments de fabrication et de construction.

L’ATG permet en effet aux ingénieurs qui interviennent dans divers domaines de comprendre les changements chimiques et physiques que subit la matière au fil du temps. Ils sont ainsi capables de concevoir des produits plus résistants, durables et performants.

Cette technique d’analyse thermique est fortement utilisée dans les industries chimiques, pharmaceutiques, alimentaires et de production de plastique. Elle permet également de tester la tolérance à la chaleur de matériaux céramiques, adhésifs, composites et polymères.

L’ATG et le couplage analytique

Le couplage analytique est la combinaison de plusieurs techniques d’analyse pour obtenir des résultats complémentaires. L’ATG peut ainsi être utilisée avec plusieurs autres procédés comme la Spectrométrie de Masse (MS) ou la méthode Infrarouge à Transformée de Fourrier (FTIR).

La première permet d’étudier les gaz produits au cours de la décomposition thermique des matières. Le mix ATG-MS rend alors possible l’identification des composés gazeux émis. Le second couplage offre des informations sur la structure chimique des gaz et vapeurs libérés par les échantillons testés. Il est très efficace pour étudier la perte de masse d’un matériau.