Analyse mécanique dynamique (DMA) : caractérisez les propriétés viscoélastiques de vos matériaux
L’analyse mécanique dynamique (DMA) ou spectroscopie mécanique dynamique est une méthode de caractérisation thermique et mécanique. Elle permet de mesurer le comportement viscoélastique des matériaux en fonction de la température, du temps ou de la fréquence. Elle est particulièrement adaptée à l’étude des polymères, élastomères, composites et matériaux techniques dans des secteurs comme l’emballage, l’automobile, la plasturgie, la cosmétique ou le médical.
Qu'est-ce que l’analyse mécanique dynamique (DMA) ?
La DMA (Dynamic Mechanical Analysis) est une technique de mesure des propriétés mécaniques d’un matériau soumis à une déformation oscillatoire contrôlée. Elle permet de déterminer la rigidité, la dissipation d’énergie et la transition vitreuse (Tg) d’un matériau, à travers la mesure de son module de stockage (E’), module de perte (E’’) et facteur de perte (tan δ).
Le comportement des matériaux polymères est souvent viscoélastique : ils présentent à la fois des propriétés élastiques (stockage d’énergie) et visqueuses (dissipation d’énergie). La DMA permet d’isoler et de quantifier ces deux composantes en fonction de la température ou de la fréquence d’excitation.
Fonctionnement de l’analyse mécanique dynamique
L’analyse se déroule en appliquant une force sinusoïdale sur un échantillon et en mesurant sa réponse mécanique. La déformation est enregistrée en fonction du temps, ce qui permet de calculer :
- Module de stockage (E’) : reflète la rigidité élastique
- Module de perte (E’’) : indique la capacité à dissiper l’énergie (comportement visqueux)
- Facteur de perte (tan δ = E’’/E’) : caractérise l’amortissement et la transition vitreuse
Les modes de sollicitation sont adaptés à la forme de l’échantillon et à la nature du matériau :
- Flexion 3 points, tension, compression, cisaillement, torsion
Les essais peuvent être réalisés en balayage de température (typiquement de -150 °C à +500 °C), en variation de fréquence, ou en suivi isotherme.
Caractéristiques techniques de la DMA
- Mesure très sensible des transitions thermiques (Tg, Tm, durcissement)
- Température contrôlée : de cryogénique à haute température selon les instruments
- Fréquences d’analyse : généralement de 0,01 Hz à 100 Hz
- Essais multi-paramètres : température, fréquence, humidité
- Types de déformation : flexion, traction, compression, cisaillement
- Normes applicables : ISO 6721, ASTM D4065, ASTM D5023, ISO 11359, ICH Q2(R1)
Pour quelles matrices ?
La DMA est particulièrement adaptée aux matériaux polymères et à tout matériau présentant un comportement viscoélastique :
Applications industrielles principales
L’analyse mécanique dynamique est un outil de référence en contrôle qualité, formulation, qualification matériaux et R&D, notamment dans les secteurs suivants :
Léa Géréec
Référente technique et scientifique