El análisis mecánico dinámico (DMA, por sus siglas en inglés) mide las propiedades mecánicas de los materiales en función de la temperatura, el tiempo y la frecuencia. Aplica una tensión o deformación sinusoidal a la muestra y registra la respuesta resultante, separando los componentes elástico y viscoso del comportamiento del material.
El módulo de almacenamiento (E’ o G’) representa el componente elástico y describe la capacidad del material para almacenar energía. El módulo de pérdida (E’’ o G’’) representa el componente viscoso y describe la energía disipada como calor. La relación entre el módulo de pérdida y el de almacenamiento es el factor de amortiguamiento, tan δ. Un material puramente elástico tiene un tan δ de cero, mientras que un material puramente viscoso tiene un valor infinito.
Los instrumentos de DMA aplican deformación en varios modos, incluyendo flexión de doble voladizo, flexión de un solo voladizo, flexión de tres puntos, tensión, compresión y cizalla. La elección depende de la rigidez y geometría de la muestra. Para materiales blandos como elastómeros y geles, se prefieren los modos de cizalla o compresión. Para termoplásticos rígidos y compuestos, los modos de flexión son apropiados.
La temperatura de transición vítrea aparece como un pico en tan δ y una caída brusca en el módulo de almacenamiento. Las transiciones subtermaales, incluyendo las relajaciones beta y gamma, están asociadas con movimientos de cadenas laterales y movimientos segmentarios locales. La meseta gomosa por encima de Tg define la densidad de entrecruzamiento en elastómeros. La fusión y cristalización de polímeros cristalinos se observan como cambios en el módulo.
Los barridos de frecuencia a temperatura constante exploran el comportamiento dependiente del tiempo del material. El principio de superposición tiempo-temperatura construye curvas maestras que cubren muchas décadas de frecuencia a partir de mediciones a múltiples temperaturas. Los experimentos de fluencia y relajación de tensiones proporcionan información adicional sobre el comportamiento viscoelástico.
DMA es crítico para caracterizar componentes automotrices, compuestos aeroespaciales, adhesivos, recubrimientos y polímeros biomédicos. Detecta cambios en la formulación, comportamiento de curado y degradación. Los instrumentos modernos combinan DMA con análisis dieléctrico o espectroscopia Raman para la caracterización multimodal.
