濕度發生器與熱重分析儀（TGA）聯用，是一種在可控濕度環境下研究樣品質量隨溫度（或時間）變化的聯用技術，其核心是通過濕度發生器為熱重分析提供穩定、可調節的濕度分氛圍，彌補傳統TGA僅能在干燥或單一氣體氛圍（如氮氣、空氣）中測試的局限，從而更貼近實際應用場景（如潮濕環境），揭示濕度對材料質量變化的影響規律。

一、 核心原理：“濕度控制”+“熱重檢測”

1、 濕度發生器的作用

通過精確控制氣體（如氮氣、空氣）中的水汽含量，生成特定濕度（如相對濕度 RH 0%-95%）的氣流，并將其穩定通入 TGA 的樣品室，確保樣品周圍的濕度環境恒定且可調控（濕度精度通常可達 ±1%-3%RH）。
常見的濕度發生方式包括：動態配氣法（干氣與濕氣按比例混合）、滲透法（通過多孔膜滲透水汽）、飽和鹽溶液法（特定鹽溶液維持平衡濕度）等，其中動態配氣法因濕度調節范圍寬、響應快，更適合與 TGA 聯用。

2、熱重分析儀（TGA）的作用

在濕度發生器提供的恒定濕度氛圍中，TGA 通過高精度天平實時監測樣品質量變化，并同步記錄溫度（或時間），獲得 “質量 - 溫度（時間）- 濕度” 的三維關系曲線。
需注意：聯用中需避免水汽進入 TGA 的天平傳感器（可能導致腐蝕或測量誤差），因此通常設計專用氣路（如樣品室獨立氣流，傳感器區域通干燥保護氣）。

二、 核心目的：

研究水分吸附/吸解行為：精確量化材料在不同相對濕度（PH）下吸收或釋放的水分量（質變量化）。

評估水合作用/脫水作用：研究材料與水分子結合形成水合物，或失去結晶水/吸附水的過程及其熱穩定性。

考察濕度對熱分解過程的影響：探究水分存在與否如何改變材料的熱降解溫度、降解速率和降解產物。

模擬實際儲存/使用環境：在受控的溫濕度條件下進行材料的加速老化或穩定性測試。

測定平衡水分含量：在不同恒定濕度喜愛測量材料達到吸濕平衡時的質量。

三、 聯用系統的組成與關鍵要求

1、TGA主機：核心設備，精確測量樣品質量隨溫度/時間的變化。

2、濕度發生根器：核心附件。西藥滿足：

快速響應與精確控制：能夠快速達到設定濕度點并在整個實驗過程中（尤其是在升溫或變濕程序期間）保持高度穩定和精確（如蘇州億科旗下濕度發生器±1% RH）。

寬濕度范圍：覆蓋從極干燥（低露點，如-70°C露點）到高濕（如95% RH）的范圍。

與TGA氣體接口兼容：產生的濕氣需要以可控的流速（通常幾十到幾百毫升/分鐘）穩定地通入TGA的樣品區域。

濕度適應性：產生的濕氣在進入高溫爐體（TGA爐溫可達1000°C以上）時，其濕度設定值需要能根據爐溫變化進行補償或重新定義（通常濕度發生器控制的是進入爐體前的氣體狀態）。高級系統能實現基于爐溫的露點或RH設定。

3、 氣體管路與加熱：連接濕度發生器和TGA爐體的管路必須全程加熱并保溫（通常在50-200°C范圍），以防止濕氣在傳輸過程中發生冷凝，導致濕度測量和控制失準。這是系統搭建的關鍵難點之一。

4、 濕度傳感器（可選但推薦）：傳感器用于實時監測和驗證樣品實際所處環境的濕度。這對于保證數據可靠性至關重要，因為氣體從發生器出口到樣品位置可能有延遲或輕微變化。

5、 控制系統與軟件：TGA軟件需要能夠控制或接收濕度發生器的設定信號，并能同步記錄濕度、溫度、質量、時間等所有參數。

四、 主要應用領域

藥物科學：

研究藥物多晶型的吸濕性差異及濕度誘導的晶型轉化。

評估水合物/溶劑合物的形成與脫水溫度、動力學和穩定性。

考察輔料（如微晶纖維素、乳糖）和最終制劑在不同濕度下的吸濕行為及其對物理化學性質（如流動性、壓縮性）的影響。

進行加速穩定性測試（ICH指導原則下的濕度條件）。

材料科學：

高分子材料：研究吸水性聚合物（如SAP）、水凝膠的溶脹/收縮動力學及平衡吸水率；考察濕度對聚合物（如尼龍、纖維素酯）玻璃化轉變溫度、力學性能及熱降解穩定性的影響；研究涂層材料的耐濕性。

無機材料：研究沸石、MOF、硅膠、粘土等吸附劑/干燥劑的水分吸附等溫線、吸附熱、再生溫度；考察水泥基材料的水化/脫水過程；研究濕度對陶瓷或金屬氧化物性能的影響。

復合材料：評估界面結合強度在濕熱環境下的變化；研究吸濕膨脹導致的應力或微裂紋。

食品科學：

研究食品粉末（奶粉、咖啡粉）的吸濕結塊行為；測定食品成分（淀粉、蛋白質）的水分吸附等溫線；考察水分對食品熱分解（如美拉德反應）的影響。

能源材料：

電池材料：研究電極材料（尤其是正極材料如NMC）對水分的敏感性及水分存在下的熱穩定性（安全評估）；考察隔膜的吸濕性及其對離子電導率的影響。

儲氫材料：評估材料在含水環境中的穩定性。

五、 聯用帶來的優勢

高靈敏度：TGA能檢測微小的質量變化（微克級），精確量化吸/脫水量。

動態過程研究：可在程序控溫（如恒濕升溫）或程序控濕（如恒溫變濕）條件下實時監測質量變化，研究動力學過程。

定量關聯：提供高度可重復且精確的濕度條件，超越傳統飽和鹽溶液等方法。

多功能性：結合TGA本身的功能（如與質譜或紅外聯用），可在控濕條件下同時分析逸出氣體。

總結：
濕度發生器與TGA的聯用是一個強大的工具，為理解材料與水分的相互作用提供了精確、定量、動態的研究手段。它在藥物開發、高性能材料設計、能源存儲、食品安全等多個關鍵領域有著不可或缺的作用。成功應用該技術的關鍵在于選擇合適的濕度發生器（滿足精度、速度、范圍要求）、確保整個濕氣傳輸路徑的有效加熱保溫、以及進行靠近樣品的濕度實時監測驗證。