材料熱穩(wěn)定性是衡量其在特定溫度環(huán)境下保持物理、化學(xué)性能穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)，廣泛應(yīng)用于高分子材料、金屬材料、生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域的性能評價(jià)。恒溫設(shè)備作為材料熱穩(wěn)定測試的核心輔助裝置，其控溫精度、溫度均勻性及運(yùn)行穩(wěn)定性直接影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性與重復(fù)性。

當(dāng)前市場上的電熱恒溫水浴鍋品牌眾多，但不同設(shè)備在溫度控制精度、長期運(yùn)行穩(wěn)定性上存在差異，尤其在長時(shí)間（＞2h）恒溫或近沸點(diǎn)（如95-100℃）工況下，部分設(shè)備易出現(xiàn)溫度波動(dòng)過大、局部溫差明顯等問題，導(dǎo)致材料性能測試數(shù)據(jù)偏差。博清生物科技（南京）有限公司作為專注于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備研發(fā)的企業(yè)，其推出的電熱恒溫水浴鍋宣稱具備高精度控溫與寬溫度適用范圍，但該設(shè)備在材料熱穩(wěn)定測試場景下的實(shí)際應(yīng)用性能尚未有系統(tǒng)評估。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料

1、核心設(shè)備

博清生物電熱恒溫水浴鍋；標(biāo)準(zhǔn)恒溫對比設(shè)備：普通水浴鍋；輔助測試設(shè)備：電子萬能試驗(yàn)機(jī)、熱重分析儀、精密熱電偶溫度計(jì)。

2、測試材料

高分子材料：高密度聚乙烯（HDPE，厚度2mm，裁剪為100mm×15mm標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣條）、聚乳酸（PLA，厚度1.5mm，標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣條）；

金屬基復(fù)合材料：鋁合金/碳纖維復(fù)合板材（Al-CF，厚度3mm，裁剪為80mm×10mm樣條）。

（二）實(shí)驗(yàn)方法

1、水浴鍋溫度性能評估

溫度精度測試：分別設(shè)定目標(biāo)溫度50℃、80℃、100℃，待水浴鍋溫度穩(wěn)定后（顯示溫度波動(dòng)≤0.1℃），用精密熱電偶在水浴鍋內(nèi)均勻布置5個(gè)測試點(diǎn)（中心1點(diǎn)+四周4點(diǎn)，距鍋壁5cm，水深10cm），連續(xù)記錄60min內(nèi)各點(diǎn)溫度，計(jì)算平均溫度與波動(dòng)范圍；

溫度均勻性測試：在80℃目標(biāo)溫度下，穩(wěn)定運(yùn)行2h后，測量5個(gè)測試點(diǎn)的溫度差值，計(jì)算最大溫差；

長期穩(wěn)定性測試：設(shè)定100℃目標(biāo)溫度，連續(xù)恒溫4h，每30min記錄一次中心測試點(diǎn)溫度，統(tǒng)計(jì)全程溫度波動(dòng)幅度。

2、材料熱穩(wěn)定性能測試

樣品預(yù)處理：所有材料樣條經(jīng)真空干燥（60℃，2h）去除表面水分，分為兩組，一組用于博清水浴鍋測試（實(shí)驗(yàn)組），一組用于標(biāo)準(zhǔn)水浴鍋測試（對照組）；

恒溫處理：將兩組樣條分別放入對應(yīng)水浴鍋，在50℃、80℃、100℃下分別恒溫1h、2h、4h，每組測試重復(fù)3次；

性能測試：

力學(xué)性能：恒溫處理后的樣條冷卻至室溫，用電子萬能試驗(yàn)機(jī)測試?yán)鞆?qiáng)度（拉伸速率5mm/min）與斷裂伸長率；

熱性能：用熱重分析儀測試材料在氮?dú)夥諊拢ㄉ郎厮俾?0℃/min，30-600℃）的熱失重率，記錄5%失重溫度（T5%）作為熱穩(wěn)定特征指標(biāo)。

二、結(jié)果與分析

（一）水浴鍋溫度性能結(jié)果

1、控溫精度與均勻性

不同目標(biāo)溫度下，博清生物水浴鍋的溫度測試結(jié)果。在50℃、80℃、100℃三個(gè)溫度點(diǎn)，設(shè)備實(shí)際平均溫度與設(shè)定溫度的偏差均≤0.2℃，溫度波動(dòng)范圍控制在±0.3℃內(nèi)，且5個(gè)測試點(diǎn)的最大溫差≤0.5℃，滿足材料熱穩(wěn)定測試對溫度均勻性（通常要求溫差≤1℃）的需求。

2、長期穩(wěn)定性

100℃下連續(xù)4h恒溫測試結(jié)果顯示，博清生物水浴鍋的中心溫度始終維持在99.6-100.0℃之間，全程最大溫度波動(dòng)僅0.4℃，無明顯溫度漂移現(xiàn)象。這表明該設(shè)備在長時(shí)間高溫工況下仍具備穩(wěn)定的控溫能力，可滿足材料長期熱老化測試的需求。

（二）材料熱穩(wěn)定測試結(jié)果

1、高分子材料性能變化

HDPE與PLA經(jīng)博清生物水浴鍋恒溫處理后的拉伸強(qiáng)度變化。在80℃恒溫4h后，HDPE拉伸強(qiáng)度從初始的28.5MPa降至27.1MPa，下降幅度4.9%；PLA拉伸強(qiáng)度從初始的65.2MPa降至62.1MPa，下降幅度4.8%。該結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)水浴鍋測試結(jié)果（HDPE下降5.1%，PLA下降5.0%）偏差＜0.3%，且兩組測試數(shù)據(jù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均＜2.5%，說明博清生物水浴鍋測試數(shù)據(jù)重復(fù)性良好。

2、金屬基復(fù)合材料熱性能

Al-CF復(fù)合材料經(jīng)100℃恒溫4h后，熱重分析結(jié)果顯示其T5%為385.2℃（博清水浴鍋）與386.1℃（標(biāo)準(zhǔn)水浴鍋），兩者偏差僅0.2%，且材料表面無明顯氧化或結(jié)構(gòu)損傷（光學(xué)顯微鏡觀察）。這表明博清生物水浴鍋提供的恒溫環(huán)境不會引入額外的熱損傷，可準(zhǔn)確反映材料的固有熱穩(wěn)定特性。

三、討論

本研究從溫度性能與材料測試可靠性兩方面驗(yàn)證了博清生物電熱恒溫水浴鍋在材料熱穩(wěn)定評估中的適用性，核心發(fā)現(xiàn)如下：

（一）控溫性能達(dá)標(biāo)：該設(shè)備在50-100℃區(qū)間內(nèi)的控溫精度（±0.3℃）與均勻性（最大溫差0.5℃）均優(yōu)于材料熱穩(wěn)定測試的常規(guī)要求（控溫精度±0.5℃，溫差≤1℃），尤其在100℃近沸點(diǎn)工況下，長期運(yùn)行無明顯溫度漂移，解決了部分設(shè)備高溫下穩(wěn)定性差的問題；

（二）測試數(shù)據(jù)可靠：無論是高分子材料的力學(xué)性能變化，還是金屬基復(fù)合材料的熱失重特征，博清生物水浴鍋測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的一致性均達(dá)98%以上，且重復(fù)性優(yōu)異（RSD＜3%），說明該設(shè)備不會對材料性能測試產(chǎn)生系統(tǒng)性誤差；

（三）應(yīng)用場景適配：設(shè)備容積可同時(shí)容納多組樣條，滿足批量測試需求；數(shù)顯溫控系統(tǒng)與水循環(huán)裝置簡化了操作流程，適合實(shí)驗(yàn)室高頻次材料測試場景。

需注意的是，本研究僅針對3種典型材料與特定溫度區(qū)間（50-100℃），后續(xù)可擴(kuò)展至低溫（＜50℃）或特殊材料（如生物醫(yī)用高分子），進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)備的全場景適用性。此外，水浴鍋水位需維持在標(biāo)稱范圍內(nèi)（建議 80%-90%），否則可能影響溫度均勻性，這一點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)操作中需嚴(yán)格控制。

博清生物電熱恒溫水浴鍋在50-100℃溫度區(qū)間內(nèi)控溫精度達(dá)±0.3℃，溫度均勻性誤差≤0.5℃，長期運(yùn)行穩(wěn)定性良好，滿足材料熱穩(wěn)定測試對恒溫環(huán)境的高精度要求；

該設(shè)備用于高分子材料與金屬基復(fù)合材料的熱穩(wěn)定測試時(shí)，數(shù)據(jù)重復(fù)性（RSD＜3%）與準(zhǔn)確性（與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備一致性＞98%）均表現(xiàn)優(yōu)異，可有效支撐材料熱穩(wěn)定性能的可靠評估；

綜合溫度性能與測試適用性，博清生物科技（南京）有限公司研發(fā)的電熱恒溫水浴鍋可作為材料性能測試實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)選恒溫設(shè)備，尤其適用于批量、長時(shí)間的材料熱穩(wěn)定評估場景。