绝热加速量热仪原理及应用

　　绝热加速量热仪(Adiabatic Accelerating Rate Calorimeter，简称ARC)基于绝热原理，通过精确控制环境温度实现与样品温度的动态平衡，实时监测化学反应或物质在极端条件下的热力学与动力学参数，其核心原理及应用如下：
 

　　一、技术原理
 

　　绝热环境模拟
 

　　通过动态跟踪样品温度并同步调节环境温度，使样品与外界无热量交换(ΔT≈0)，确保测试环境接近理想绝热状态。
 

　　采用高精度温度控制系统(精度达0.001℃)和压力传感器(分辨力1kPa)，实时补偿样品热散失功率，消除热惯性干扰。
 

　　运行模式
 

　　加热-等待-搜寻(H-W-S)模式：
 

　　样品被阶梯式加热至预设温度，等待热平衡后检测自放热速率。若未检出放热，则升温进入下一循环；若检出放热，系统自动切换至绝热跟踪模式，记录温度、压力及放热速率数据。
 

　　等温扫描模式：
 

　　连续改变温度以获取动力学数据，支持从室温至500℃的宽温域测试。
 

　　绝热扫描模式：
 

　　通过连续升温模拟极端条件，量化物质热危险性。
 

　　关键技术
 

　　Phi因子优化：采用薄壁低热容样品池(Phi因子≤1.05)，减少容器对测试结果的影响。
 

　　在线绝热补偿：通过动态调节加热功率，维持样品与环境温差不超过0.002℃，确保数据准确性
 

　　二、应用领域
 

　　电池研究
 

　　锂/钠离子电池热失控分析：评估电极材料、电解液热稳定性，分析热失控机制。
 

　　动力电池热管理测试：测定电池自放热起始温度、热失控最高温度等参数，为热管理系统设计提供依据。
 

　　固态电池研究：筛选锂电电极材料的热稳定性，测试范围覆盖毫克级电极片到千克级完整电芯。
 

　　化工安全评估
 

　　危险化学品热危险性评价：测定自加速分解温度(TSADT)、验证紧急卸压系统有效性。
 

　　反应工艺安全优化：量化硝化、聚合等放热反应的热风险，指导反应釜安全设计与事故预防。
 

　　事故调查支持：通过高灵敏度检测(0.02℃/min)还原事故实际状况，如橡胶工业中表氯醇放热反应的早期预警。
 

　　材料科学
 

　　含能材料分析：评估爆炸物热稳定性及反应动力学参数，支持军工领域安全研究。
 

　　高分子材料热降解研究：监测材料在高温下的热分解特性，优化合成工艺。
 

　　医药与精细化工
 

　　优化合成工艺：预测化学品储存与运输风险，减少反应失控导致的危害。
 

　　新药研发支持：通过热稳定性测试确保药物在生产、储存过程中的安全性。