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  •   熱分析儀是通過程序控溫,測定材料熱穩定性、相變、熱效應、力學形變等性能的精密檢測儀器,主要有TGA(熱重分析儀)、DSC(差示掃描量熱儀)、DMA(熱機械分析儀)及聯用設備(如:STA+氣相色譜質譜-紅外)等技術類型,此外廣義的熱分析還包括各類量熱儀,廣泛應用于高分子、醫藥、新能源、化工及科研領域,主流品牌包括耐馳、梅特勒、珀金埃爾默、TA及國產品牌北京恒久等。

      本文將系統闡述熱分析的核心原理、主要分類,并梳理國內外主流品牌及明星型號,為相關領域從業者和研究者提供參考。

      熱分析的技術原理

      熱分析的本質是通過溫度程序控制與物理性質檢測的協同作用,捕捉物質在熱作用下的變化信息。其核心原理基于物質的熱行為規律:當物質經歷物理變化(如熔融、結晶、升華、熱膨脹)或化學變化(如分解、氧化、還原、固化)時,往往會伴隨質量、溫度、熱量、形變等物理參數的改變。

      在程序控制溫度條件下(即溫度按預設速率升溫、降溫或恒溫),熱分析儀器通過高精度傳感器實時監測這些物理參數的變化,將其轉化為直觀的曲線圖譜(如熱重曲線、差熱曲線等)。通過對圖譜的峰位、峰形、峰面積等特征參數的解析,可定量或定性獲取物質的熱穩定性、相變溫度、反應熱焓、熱膨脹系數等關鍵信息。例如,純物質的相變過程具有特定的溫度和熱焓變化,這些常數可作為物質定性分析的依據,而參數的偏離程度則能反映物質純度等品質指標。

      熱分析的主要技術分類

      依據ISO 11357(熱分析國際標準)、國內GB/T熱分析系列標準,熱分析儀器主流分為兩大塊:經典熱分析(狹義熱分析)和量熱類儀器(廣義熱分析/熱化學量熱)。

      根據檢測的物理性質不同,經典熱分析技術可分為多個主要類別,其中應用最廣泛的包括熱重分析、差熱分析、差示掃描量熱法和熱機械分析四大類,各類技術在檢測對象、原理和應用場景上各有側重,而比較熱門的同步熱分析儀(STA)技術本質是將熱重分析(TGA)與差示掃描量熱(DSC)或差熱分析(DTA)集成為一體,實現對同一樣品同步、實時測量的聯用型熱分析技術。

      (一)熱重分析(Thermogravimetric Analysis, TGA)

      熱重分析是在程序控制溫度下,測量物質質量與溫度或時間關系的技術。其原理是物質在加熱過程中因分解、揮發、脫水等過程產生質量變化,通過高精度天平實時監測這一變化,繪制熱重(TG)曲線(橫坐標為溫度/時間,縱坐標為質量保留率)。曲線中重量基本不變的區段稱為平臺,失重的臺階狀區域對應特定的熱變化過程。利用TGA可確定物質的熱分解溫度、熱穩定性、水分及揮發物含量,還能通過失重率計算結晶水或結晶溶劑的分子比例。該技術廣泛應用于聚合物、無機物、藥物等的熱分解研究和成分分析。

      (二)差熱分析(Differential Thermal Analysis, DTA)

      差熱分析通過在程序控制溫度下,測量樣品與熱惰性參比物(如α-氧化鋁)之間的溫度差(ΔT)與溫度或時間的關系。其核心原理是當樣品發生熱效應(吸熱或放熱)時,會與參比物產生溫度差異,通過溫差傳感器捕捉這一信號并繪制DTA曲線(縱坐標為溫度差)。吸熱峰對應熔融、升華等過程,放熱峰對應結晶、氧化等過程。DTA常用于研究物質的相變溫度、反應過程和熱穩定性,適用于無機物、有機物和聚合物的鑒定表征。

      (三)差示掃描量熱法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)

      差示掃描量熱法是在程序控制溫度下,測量輸入樣品與參比物的功率差(dQ/dT)與溫度關系的技術,可看作DTA技術的優化升級。根據加熱補償方式的不同,DSC儀器分為功率補償型和熱流型:功率補償型通過自動調節樣品加熱功率補償熱效應,使樣品與參比物溫度始終一致;熱流型則在相同加熱功率下,通過溫度差換算熱流差。DSC曲線的縱坐標為熱流率,可直接定量計算相變焓、反應焓等熱力學參數,其定量準確度優于DTA。該技術在聚合物玻璃化轉變、藥物純度分析、材料結晶動力學研究等領域應用廣泛。在技術劃分上,DSC既屬于經典熱分析,又屬于廣義熱分析。

      (四)熱機械分析(Thermomechanical Analysis, TMA)

      熱機械分析通過在程序控制溫度下,測量物質形變與溫度或時間的關系,揭示物質的熱機械特性。其原理是物質在熱作用下會因膨脹、收縮、相變等產生形變,通過機械探頭施加恒定力并監測形變變化,繪制TMA曲線(縱坐標為形變或膨脹率)。利用TMA可測定物質的熱膨脹系數、玻璃化轉變溫度、軟化點、相變應力等參數,廣泛應用于塑料、陶瓷、金屬、復合材料等的熱機械性能評估。

      而廣義熱分析/熱化學量熱是指在程序控制溫度條件下,測量物質的物理、化學性質參數隨溫度/時間變化的所有技術與儀器方法的統稱,包括等溫量熱儀、反應量熱儀、全自動量熱儀等。本次季度盤點中不統計廣義熱分析的內容,在半年度或全年統計中列入。

      2026年Q1熱分析儀中標詳情

      中標臺數及金額占比

      筆者根據對歷年招投標統計的不完全歸納,一般第一季度是招標淡季。在2026年Q1中,共招標熱分析儀52臺,招標金額為28,594,667元,其中有7臺未公布中標金額。中標品牌有耐馳(NETZSCH)、梅特勒托利多(Mettler Toledo)、珀金埃爾默(Perkinelmer)、TA Instruments、島津(Shimadzu)、凱璞(SETARAM)等國外品牌及北京恒久、南京大展、巨哥MAGNITY、全通光電和弗布斯等國內品牌,共有11個品牌中標,其中國外品牌6家,國內品牌5家。

      圖1 2026年Q1不同品牌熱分析儀中標臺數占比(%)

      由圖1 可知,2026年第一季度,耐馳中標17臺,位居榜首。此外,北京恒久、梅特勒托利多、TA及珀金埃爾默都有不同數量的中標,其余品牌中標1臺。因為企業招標公告很少公布中標詳情,所以這個統計中有13臺不知道品牌。

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    圖2 2026年Q1不同品牌熱分析儀中標金額(單位:元)

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    圖3 2026年Q1不同品牌熱分析儀中標金額占比情況

      在已知品牌的統計中,耐馳以8,566,480元中標金額,占比29.96%而位居第一,鉑金埃爾默和梅特勒托利多分別位于第二和第三。在這個統計中,耐馳和梅特勒各有一臺中標沒有金額,珀金埃爾默有一臺是TGA-FTIR-MS聯用儀器。北京恒久雖然中標臺數位居第二,但總金額排名第四,這也是因為國產品牌主要占據中低端市場:主要集中在地方高校的基礎教育、地方科研院所及職能機構。

      金額統計中,未知品牌型號的統計金額為9,253,000元,筆者判斷其中應該有熱分析儀與色譜或質譜聯用的采購。

      在這次統計中,一些品牌型號受到歡迎,如耐馳的STA 509 Jupiter系列幾次中標,此外,梅特勒的TGA/DSC 3+也比較凸顯。

      招標的區域和行業分布

      共有21個省、自治區、直轄市招標44次。其中江蘇招標最多,廣東、陜西、重慶各招標4次。招標主要集中在華東地區,與該地區高校云集、大型企業比較集中有關。

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    圖4 2026年Q1 不同區域熱分析儀招標次數統計 (單位:臺)

       通過對44次招標統計分析,熱分析儀招標的行業口徑,主要集中在高校、企業和科研院所(圖5),高校以16次招標,占比36.36%,是熱分析儀的采購主力;企業招標15次,占比34.09%,涵蓋了材料、石化、航空、鐵路、核電等領域。

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    圖5 2026年Q1不同行業領域的熱分析儀招標占比情況

      國內外品牌中標情況分析與展望

      國外品牌臺數占比53.8%、金額占比67.8%,牢牢占據市場主導地位;國產品牌臺數占21.2%,但金額僅占6.8%,明顯以低價機型為主。

      高端STA、TMA、聯用系統幾乎被國外品牌壟斷,國外品牌單價高、金額占比大,平均單價是國產品牌數倍。客戶主要以重點高校、科研院所及核電、石化、航天等為主。而且品牌集中度高:耐馳占國外品牌超 60%,龍頭地位無疑,主力機型為STA 同步熱分析儀(科研主流)中標區域覆蓋江蘇、廣東、陜西、重慶、北京等核心省市。

      國產品牌共中標11 臺,弱勢追趕。產品性價比突出:單價低,適合預算有限用戶。市場下沉能力強,覆蓋地方高校、中小企業、基礎實驗室。國產品牌同樣也高度集中,北京恒久占國產品牌中標數量的63.6%。其余國產品牌均為1 臺零散中標,主力機型:經濟型 DSC、入門級熱分析儀。

      未來我國熱分析儀市場將保持國外品牌主導高端、國產品牌穩步追趕的格局。外資憑借技術壁壘長期占據中高端主流市場,國產以北京恒久為核心,依托性價比逐步擴大基礎科研與教育領域份額,整體向高端穩定、中端替代、低端普及的方向平穩發展,技術升級與國產替代節奏趨于穩健。

      寫在最后

      Q1作為招標的淡季,而且我們沒有把廣義的熱分析儀統計進去,所以這次統計的中標金額沒超過3000萬元,臺數50余臺。從統計學角度,這樣的數據代表性還不夠。因此,筆者將持續為大家推出半年度及年度熱分析儀的中標統計情況。這是筆者第一次統計熱分析儀,很高興地看到國產品牌在激烈的市場競爭中嶄露頭角。儀器最終是為生產、研發和基礎教學服務的,我們希望購買主力軍能在此文的基礎上,了解熱分析市場情況,采購合適的品牌型號。


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