ACAIC2025分论坛三：热分析技术赋能多领域创新

　　2025年11月7-8日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会主办的第十届中国分析仪器学术大会（ACAIC 2025）在陕西西安召开，大会以 “AI 赋能 创新转型” 为主题，聚焦分析仪器领域的技术突破与产业升级。大会次日设置 9 个分论坛，涵盖生命大健康、AI + 质谱、科技基础能力建设等多个前沿方向。

　　其中，由沈阳化工大学和中国计量大学共同组织的“分论坛三 热分析与联用仪器：前沿创新与产业发展” 同步举办，论坛主席由沈阳化工大学校长许光文教授担任，中国计量大学丁炯副教授、沈阳化工大学丁茯教授担任召集人。

会议现场

论坛主席 沈阳化工大学校长 许光文教授致辞

　　许光文教授强调热分析仪器在科研中的关键作用，点出当前国内对国外仪器的依赖现状，呼吁科研机构与企业团结合作、整合资源，共同提升国产热分析仪器的技术水平，保障其在科研与工业应用中的可靠性和准确性。此外，他还提及基础研究与前沿技术并重的重要性，提议通过专题研讨等形式推动国内热分析仪器产业发展。

　　本次论坛，沈阳化工大学校长许光文教授、四川大学分析仪器研究中心段忆翔教授、中国科学技术大学火灾安全全国重点实验室王青松研究员、中国科学院上海微系统与信息技术研究所许鹏程研究员等16位专家带来精彩的学术报告。

沈阳化工大学校长 许光文教授

报告题目：从热分析到热化学分析

　　许光文教授表示，热分析和热化学分析有很大的差别：热分析是已获广泛认可的方法与仪器，热化学分析则聚焦反应特性、热化学反应中物质转化特性的测试，通过结合反应与热特性解析反应机理。他指出，现代热化学分析在反应产物演变生成过程表征中，仍面临无等温快速转化器、快速反应与慢速检测不匹配等挑战，这些也是当前该领域的研究热点与难点。报告中，他分享了国内外在转化器及质谱检测方向的最新研究进展，介绍了团队开发的微型流化床方法，以及基于该方法构建的国际一流快速热化学反应过程分析仪系统，并阐述了该系统在复合 MOFs 材料热分解反应机理、菱镁矿煅烧反应机理等研究中的应用。

四川大学分析仪器研究中心 段忆翔教授

报告题目：创新型质谱技术与仪器的研发及其在气液相样品分析中的应用

　　段忆翔教授表示，重点介绍了质子转移反应  -飞行时间质谱（PTR-TOF MS）。该技术具备无需前处理、高灵敏度全谱分析、连续进样、0.1s 快速分析、结构简单、基本无耗材的核心优势，已在环保、科研、工业等领域实现良好应用。报告中，他分享了该技术在 VOCs 实时走航监测、甲醇泄露监测、恶臭气体走航监测、藻类代谢早期预警等场景的实践案例，并聚焦呼出气检测展开重点阐述。呼出气中 VOCs 含量低至百万分之一到亿万分之一，种类多达上千种，对检测仪器要求极高，而自研的 PTR-TOF MS 呼出气检测质谱仪，凭借高灵敏度、高分辨率突破设备瓶颈，可实现 VOCs 瞬时多组分检测，在代谢组学研究、疾病检测及癌症早筛等领域展现出良好应用前景。

中国科学技术大学火灾安全全国重点实验室 王青松研究员

报告题目：磷酸铁锂电池热失控产热机理分析研究

　　王青松研究员以储能用大型磷酸铁锂电池热失控产热机理为研究主题，旨在分析磷酸铁锂电池热失控产热来源。研究采用多尺度实验方法，通过DSC分析材料稳定性与产热、TG-MS-IR 探究高温原位产气及正极晶型变化，结合 Kissinger 动力学分析定量获取主要副反应的活化能等关键参数，同时借助绝热加速量热实验，在材料研究基础上深入分析电芯层级热失控产热机理，验证材料层级副反应机理的适用性，揭示电芯结构对热失控传播路径和产热速率的影响，最终建立从材料到电芯的多尺度产热机理。展望未来，随着磷酸铁锂电芯容量与尺寸持续增大，需探究大容量电芯热失控机理与小型电池的一致性，后续还将通过实验与仿真相结合，进一步研究模组和电池包层级多物理场耦合下的热失控传播机制与抑制策略。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所 许鹏程研究员

报告题目：芯片式热分析与原位红外光谱联用技术的研究进展

　　许鹏程研究员提出芯片化变革创新思路，研发出具备 “称重” 与 “加热” 功能的 MEMS 器件，打造新一代芯片化吸附分析/热分析仪。该技术全面替代传统热天平、加热炉等笨重部件，仅需纳克级样品即可完成可视化热重测试。报告重点介绍团队首创的悬臂梁芯片技术，其颠覆传统热重分析架构，研制的芯片化 μTGA 仪器使热重性能实现数量级提升，创造多个世界首次。近期更实现 cantilever-TGA 与 FT-IR 原位联用，首次让样品原位同步进行热重与红外实时测量，突破传统联用仅能分析逸出气的局限，已成功应用于共价有机框架（COF）单晶双功能原位工况联合表征。此外，他还分享了芯片式 DSC 及芯片化 TG-DSC 技术成果。

中国科学技术大学 丁延伟 教授级高工/曾洪宇 博士

报告题目：人工智能技术在热分析中的应用

　　曾洪宇博士介绍，实验方案设计与曲线解析是热分析和量热领域的关键，直接决定实验成败，报告结合热分析特点，探讨了 AI 在这两大环节的应用场景及常见问题。还介绍了 AI 在热分析仪器研制与智能化升级中的重要作用，包括混合物热重曲线定量分析、机械结构优化等具体应用，提出需建立可靠质量评估体系保障 AI 数据分析的准确性。同时，围绕理想 AI 分析系统构建、未来复杂场景应用展开阐述，强调 AI 能带来效率提升与精度突破，还将推动热分析领域研发模式变革、人才培养革新及产业化发展，并给出了充分发挥 AI 作用、提升产品研发质量的相关建议。

中国科学院大连物理研究所 史全研究员

报告题目：相变材料热力学性质测量与研究

　　史全研究员表示，量热学是测定化学反应或物理过程热效应的学科，而相变材料能通过物相变化吸收或释放大量潜热，在储能与控温领域应用前景广泛，其热力学性质的准确测量是开发新型相变材料的重要基础。他还介绍了相变材料热力学性质的测量方法及相关研究工作，重点阐述了团队建立的绝热量热仪——该仪器适用于克级样品相变性能的准确测量。展望部分，他强调精密量热技术是获取可靠热力学性质的关键手段，需加大对该技术的重视、应用及新技术与仪器的研发力度；在 AI、集成电路等智能化热管理领域，准确可靠的数据更是相变材料推广应用的核心。

西南科技大学材料与化学学院 金波教授

报告题目：等温热分解方法在含能材料中的应用研究

　　金波教授表示，含能材料是含有爆炸性基团或氧化剂与可燃物、能独立反应并快速释放大量热量和气体的化合物或混合物，主要用于战斗部与火箭发动机装药，是保障武器导弹系统射程与威力的关键。其热稳定性直接关系武器弹药的安全性、储存寿命及使用性能。传统 DSC、DTA、TG、ARC 等非等温热分解研究方法因温度偏高，难以真实反映含能材料的热安全性能。基于此，报告建立了等温条件下含能材料热分解的研究方法与装置，针对 PETN、NTO、HMX、CL-20 等典型含能材料开展热分解规律研究，成功揭示了其等温条件下的热分解机理。

中国计量大学 丁炯副教授

报告题目：热分析量热仪器研制过程中的人工智能应用——以差示扫描量热仪校准为例

　　丁炯副教授表示，传统差示扫描量热法（DSC）校准依赖标准物质的温度外推与线性校正，存在校准点稀疏、与实际实验条件强相关、效率低下的问题，且基于零阶或一阶模型难以修正未知系统误差。机器学习已广泛应用于热分析与量热学领域，在复杂动力学数据拟合、多组分参数反演及热分析信号预测中展现出高精度，但直接用于 DSC 校准的研究仍较有限。为此，丁炯教授提出基于机器学习的校准方法，通过建立实验信号与参考数据的映射关系，突破传统方法对线性假设和条件依赖的限制。该方法显著提升了 DSC 测量的可靠性与重复性，具备良好的可扩展性和对复杂实验环境的适用性，为热分析仪器的智能化、自动化校准提供了新思路与技术基础。

耐驰科学仪器（上海）有限公司 曾志强博士

报告题目：热分析的智能化转型：数据采集、分析与工业化应用

　　曾志强博士表示，随着热分析技术推广，传统操作的痛点愈发明显，不仅方法设置与数据分析高度依赖操作人员经验，分析还局限于峰温、热焓、失重量等简单指标，对材料研发和工艺优化的指导作用有限。他还介绍了德国耐驰的热分析智能化探索：通过 “智能模式” 简化操作界面，兼顾标准化与定制化测试需求；借助 “AutoEvaluation” 功能实现热分析谱图自动计算，推出业界首个谱图自动检索工具 “Identify”。近年来引入 AI 技术后，更研发出业界首个基于大数据的 DSC 谱图识别系统，助力聚合物成分分析。这些智能化工具不仅提升了数据采集的效率与质量，更有效推进了热分析在工业化场景中的实际应用价值。

西安近代化学研究所 王晓红研究员

报告题目：热分析仪器及其应用

　　王晓红研究员介绍了 DSC、TG、LFA、ARC 等热分析仪器的分类、原理与结构，分享了其在材料科学、化学反应监测等领域的应用实例，包括含能材料相变与热分解、高分子材料力学性能测试等。她分享了国产热分析仪器研发与应用，强调源头创新的重要性，展示了自主研发仪器在国防科研中的成功应用。同时指出，国产仪器自六七十年代逐步市场化，但进口仍占主导，当前在经费、基础研究、核心元器件加工能力等方面面临挑战。未来需向生产线在线检测、全自动智能测量、多技术联用方向发展，推动原创技术与市场需求对接。

中国科学院工程热物理研究所 夏红德研究员

报告题目：热分析联用技术的进阶：基于摩尔计量的矢量化与智能化

　　夏红德研究员介绍，热分析及其联用技术的发展主流是通过获取高维反应过程信息，解决复杂热反应体系分析问题。但现有技术受总包分析思维局限，难以实现对复杂反应过程的有效客观解析。针对该痛点，团队基于摩尔计量重构热分析联用技术的质量与热力学矢量化联立方程组，厘清了各类检测表观信号与反应过程本征信息的内在物理逻辑，建立非线性矢量化映射关系。研究以反应化学计量关系、组分分子量、定压比热容等为AI算法学习与辨识目标，利用随时间动态变化的冗余信息实现反应过程智能化解析，最终发展出以摩尔计量为核心、物理守恒关系为约束、AI算法为技术手段的智能化热分析联用技术，并给出矢量热分析智能化解析云例。

梅特勒托利多科技（中国）有限公司 李雄产品主管

报告题目：热重-红外-气质联用在材料热裂解气体产物的定性定量分析

　　李雄介绍，热重和同步热分析技术通常不能作为一种可以鉴别未知物的分析技术，这是因为根据热重或者同步热分析实验曲线无法识别或表征测量过程中释放的气态产物的性质。在应用中，通常将这两种技术与气体分析技术联用来满足这类实验需求，简称逸出气体分析技术 EGA。气体分析技术中，包括红外、质谱、气质在内的多种检测技术已被广泛用于研究诸如聚合物、电池材料、催化剂、生物能源和石化产品等材料的热裂解气体的定性定量分析中。本次讲座将从热重与红外和气质联用的特色结构和应用角度来呈现这种产品应用方案给材料分析表征带来的便利之处。

中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 孟苏高工

报告题目：量热技术在核、低空经济等领域的需求与应用

　　孟苏高工表示，量热技术用于测量物体发热功率参数，按被测对象发热状态可分为稳态热功率（不随时间、环境变化）和动态热功率，如今已成为支撑我国核、低空经济等关键领域科技发展的重要支柱。报告围绕两大领域展开：核领域方面，介绍了量热技术的应用需求，以及团队在稳态热功率测量与校准技术上的研究进展，具体包括标准热功率发生装置的设计与评价、稳态热功率测量装置的原理设计、标定及不确定度评定等工作；低空经济领域以安全与经济为核心，高能量密度电池是飞行器关键部件，电池热失控是安全核心制约，量热技术则是热管理系统精细化设计的必要手段，该领域对量热技术提出五大要求，即模拟宽域快速变化的环境温度与充放电倍率、复杂工况下精准高可信度测量、适配异形结构电池、模拟复杂气候条件、符合适航认证标准。

西安北方庆华机电集团有限公司 杨爱武高工

报告题目：热分析与红外/质谱/气相联用在反应特性研究中的应用

　　杨爱武高工重点介绍了热分析与红外、质谱、气质等选择性组合联用技术在反应特性研究中的应用。系统阐述了以TG-DSC为核心的热分析-红外-气质四联用技术及其八种组合方式，以及多种的用技术方法。报告还结合原位红外联用技术，深入探讨了热反应特性的全面解析方法，并通过高分子稳定性、煤热解等实际案例，展示了综合联用技术在实时模拟反应过程及反应动力学研究中的实际应用价值。该技术体系在反应过程监测、官能团识别等方面展现出强大的分析能力，不仅拓展了传统热分析的检测维度，也提升了材料在复杂工况下的综合表征水平，为材料开发与性能研究提供了关键的技术支撑。

西安交通大学生命科学与技术学院 朱含亮助理教授

报告题目：多尺度皮瓦级微量热芯片及系统研究

　　朱含亮介绍，聚焦纳米材料、相变过程、细胞代谢等多场景能量学定量测量需求。报告核心呈现多尺度量热技术创新，设计了 MEMS 硅基、流道式、液滴式及柔性贴片式量热器件，构建统一兼容平台，样品尺度覆盖 25um-2mm。通过多层热隔离腔室与差分锁相放大电路技术，系统在真空下实现≈6μK 温度分辨率，热流检测达皮瓦级；同步开发动态热流解析与蒸发-结晶热流算法，可同步获取热曲线与显微形态。该系统已应用于纳米颗粒光热转换、蛋白结晶热动力学等研究，支撑药物稳定性、分子相互作用等生物领域分析。当前技术面临制造工艺与检测分辨率挑战，未来将聚焦提升芯片时空分辨率、集成微流控技术，结合 AI 优化传感器与数据分析，同时强调工艺复杂性与成本控制的重要性。

中国兵器工业集团山东非金属材料研究所 马衍东工程师

报告题目：热分析与量热技术在部分热防护材料研发中的应用

　　马衍东工程师表示，热防护材料是保障弹箭武器等高技术装备在极端热环境下保持完整结构和保障完成任务的关键功能材料，热分析与量热技术则为军工热防护材料的研发提供了从微观反应机理到宏观性能表征的完整数据链，贯穿于热防护材料设计、研制、评价与优化的全生命周期。报告针对部分军工热防护材料研发过程中涉及到的热失重率、比热容等参数的测试方法开展研究，将基于热分析的数据结果与氧乙炔烧蚀试验等产品考核的结果做了对比分析，最后对军工热防护材料的在热分析领域面临的新兴测试需求进行了展望。

　　此次分论坛的成功举办，不仅集中展示了热分析与联用仪器领域的前沿技术成果，更搭建了产学研协同创新的重要交流平台。未来，随着 AI、微纳制造等技术与热分析领域的深度融合，国产热分析仪器将逐步打破进口依赖，在关键领域发挥更核心的支撑作用，推动整个行业朝着更精准、高效、智能化的方向高质量发展。