專利名稱：復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方法。
復(fù)合導(dǎo)電材料是以不導(dǎo)電的材料如聚合物為基體，通過填加導(dǎo)電填料所形成的材料。按材料的電阻-溫度關(guān)系可分為正溫度系數(shù)電阻(PTCR)材料、負(fù)溫度系數(shù)電阻(NTCR)材料和零溫度系數(shù)電阻(ZTCR)材料。特別是聚合物基的復(fù)合導(dǎo)電PTCR材料，既可作電熱材料，又可作溫度敏感材料。由于聚合物通電發(fā)熱，它還可以用作電流敏感材料。目前，聚合物基的PTCR材料已成功地用來制備自限溫加熱帶、過流保護(hù)器和自恢復(fù)保險絲等，廣泛用于工業(yè)、科研、國防和電子保護(hù)系統(tǒng)。
聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料產(chǎn)生PTCR轉(zhuǎn)變的材料學(xué)機(jī)制，是當(dāng)導(dǎo)電填料達(dá)到某一個臨界體積分量附近時，溫度上升造成基體聚合體積膨脹，使基體中導(dǎo)電粒子的間距增大，同時，可能隧道電流、晶界排斥效應(yīng)的減小，以及電子的熱發(fā)射、高溫時導(dǎo)電粒子的運動和偏聚等眾多因素，使材料電阻率在轉(zhuǎn)變溫度附近發(fā)生大幅度增加。改變材料的壓力環(huán)境，將改變PTCR轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)間及電阻率變化范圍，從而使材料亦對壓力敏感。
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方。
下面結(jié)合實施例加以說明。
復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方法，特征是將復(fù)合導(dǎo)電材料樣品放入樣品室，二維恒定，第三維加壓，樣品室內(nèi)壁設(shè)有一測電阻電極，第三維加壓頂桿上設(shè)有另一測電阻電極；恒定壓力，變化溫度，測量第三維位移，即得復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)，并通過測電阻電極同步在線測量復(fù)合導(dǎo)電材料電阻，即得復(fù)合導(dǎo)電材料電阻率，從而獲得各溫度，壓力下復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)與電阻率的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)導(dǎo)電粒子的隧道效應(yīng)和滲流統(tǒng)計結(jié)果比較，確定復(fù)合導(dǎo)電材料體膨脹系數(shù)與電阻率的變化函數(shù)關(guān)系。樣品室內(nèi)壁為絕緣材料，并設(shè)有兩個三維加壓頂桿，在兩個三維加壓頂桿上分別設(shè)有測電阻電極?；蛘邔?fù)合導(dǎo)電材料放入樣品室，樣品上設(shè)有二測電阻電極，并用導(dǎo)線引出樣品室，樣品室內(nèi)裝有與復(fù)合導(dǎo)電材料弱或無相互作用的測量液態(tài)載體，樣品室上接有毛細(xì)管，恒定壓力，變化溫度，測定毛細(xì)管內(nèi)的液位上升高度，即得復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)，并通過測電阻電極同步在線測定復(fù)合導(dǎo)電材料電阻，即得復(fù)合導(dǎo)電材料電阻率；從而獲得各溫度，壓力下復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)與電阻率的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)導(dǎo)電粒子的隧道效應(yīng)和滲流統(tǒng)計結(jié)果比較，確定復(fù)合導(dǎo)電材料體膨脹系數(shù)與電阻率的變化函數(shù)關(guān)系?；蛘邔?fù)合導(dǎo)電材料放入樣品室，樣品上設(shè)有二測電阻電極，并用導(dǎo)線引出樣品室，樣品室與波紋管一端相接，波紋管另一端接有一頂桿；樣品室與波紋管內(nèi)裝有與復(fù)合導(dǎo)電材料弱或無相互作用的測量液態(tài)載體；采用向波紋管外等靜壓加壓的方式恒定壓力，測量波紋管頂桿位移量，即得復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)，并通過測電阻電極同步在線測量電阻，即得復(fù)合導(dǎo)電材料電阻率，從而獲得各溫度，壓力下復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)與電阻率的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)導(dǎo)電粒子的隧道效應(yīng)和滲流統(tǒng)計結(jié)果比較，確定復(fù)合導(dǎo)電材料體膨脹系數(shù)與電阻率的變化函數(shù)關(guān)系。上述恒定壓力范圍為0.1～200MPa，升溫速率0.0001～0.06度/分，升溫范圍0～350度。上述方法中，恒定溫度，變化壓力，同步在線測定復(fù)合導(dǎo)電材料的電阻和體膨脹量。
實施例1將復(fù)合導(dǎo)電材料樣品放入樣品室，樣品室為圓筒狀金屬容器，材料為不銹鋼，樣品室長200mm，直徑15mm，直線度和圓度好，表面光潔度為10，樣品二維恒定，第三維加壓，第三維加壓頂桿與樣品室腔體間隙0.02mm，并以銦密封。加壓頂桿上設(shè)有一測電阻電極，頂桿電極設(shè)計成平面狀，中間材料為φ8mm的不銹鋼，外圍為氮化硅陶瓷，以樣品室內(nèi)壁作為另一測電阻電極；采用液壓恒壓，恒壓范圍0.1～200MPa，用程序控溫儀升溫，測溫范圍0～350度，升溫速率在0.0001～0.06度/分。用略大于15mm的一系列直徑模具真空模壓樣品，經(jīng)一定熱處理后，選出與腔體直徑較吻合的樣品，升溫或降溫使樣品與腔體貼緊后測試。測量第三維位移，即得復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)，并通過測量電極同步在線測量復(fù)合導(dǎo)電材料電阻，即得復(fù)合導(dǎo)電材料電阻率，從而獲得各溫度，壓力下復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)與電阻率的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)導(dǎo)電粒子的隧道效應(yīng)和滲流統(tǒng)計結(jié)果比較，確定復(fù)合導(dǎo)電材料體膨脹系數(shù)與電阻率的變化函數(shù)關(guān)系。
從理論上分析，聚合物基體隨溫度的體積膨脹是產(chǎn)生PTCR轉(zhuǎn)變的一個主要原因。因此同步測量導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻和體積膨脹與溫度與壓力的關(guān)系，將能夠在保證材料在條件同一和測試條件同一的基礎(chǔ)上，定量地研究、設(shè)計和開發(fā)這燈敏感兼開關(guān)材料。
與現(xiàn)行分別測定復(fù)合導(dǎo)電材料的電阻率-溫度關(guān)系曲線和體積膨脹系數(shù)-溫度關(guān)系曲線，然后再相互關(guān)聯(lián)方法比較，本方法的優(yōu)點顯而易見1.本方法同步在線地對同一個樣品測定其電阻率-溫度和體積膨脹量-溫度關(guān)系曲線，避免了材料中可能存在的不均勻性對測量結(jié)果析影響。眾所周知，既使條件嚴(yán)格控制，PTCR復(fù)合材料的不均一性，也會使體積膨脹系數(shù)與電阻率的關(guān)系出現(xiàn)很大的誤差。
2.在熔點附近，結(jié)晶聚合物的體積膨脹率很大，該聚物基復(fù)合材料的電阻率更是有數(shù)量級的變化。因此，分開測定這兩者各自與溫度的依賴關(guān)系將很難克服在溫度同一性、以及溫度變化率同一性上的誤差，也很難確定體膨脹系數(shù)與PTCR轉(zhuǎn)變的對應(yīng)關(guān)系。眾所周知，絕對溫度值和溫度變化率都對基體材料的體膨脹率和該復(fù)合材料的電阻率具有極大的影響。此外，加壓測試時，同步在線測定將更具優(yōu)越性。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方法，其特征在于將復(fù)合導(dǎo)電材料樣品放入樣品室，二維恒定，第三維加壓，樣品室內(nèi)壁設(shè)有一測電阻電極，第三維加壓頂桿上設(shè)有另一測電阻電極；恒定壓力，變化溫度，測量第三維位移，即得復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)，并通過測電阻電極同步在線測量復(fù)合導(dǎo)電材料電阻，即得復(fù)合導(dǎo)電材料電阻率，從而獲得各溫度，壓力下復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)與電阻率的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)導(dǎo)電粒子的隧道效應(yīng)和滲流統(tǒng)計結(jié)果比較，確定復(fù)合導(dǎo)電材料體膨脹系數(shù)與電阻率的變化函數(shù)關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方法，其特征在于樣品室內(nèi)壁為絕緣材料，并設(shè)有兩個三維加壓頂桿，在兩個三維加壓頂桿上分別設(shè)有測電阻電極。
3.一種復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方法，其特征在于將復(fù)合導(dǎo)電材料放入樣品室，樣品上設(shè)有二測電阻電極，并用導(dǎo)線引出樣品室，樣品室內(nèi)裝有與復(fù)合導(dǎo)電材料弱或無相互作用的測量液態(tài)載體，樣品室上接有毛細(xì)管，恒定壓力，變化溫度，測定毛細(xì)管內(nèi)的液位上升高度，即得復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)，并通過測電阻電極同步在線測定復(fù)合導(dǎo)電材料電阻，即得復(fù)合導(dǎo)電材料電阻率；從而獲得各溫度，壓力下復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)與電阻率的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)導(dǎo)電粒子的隧道效應(yīng)和滲流統(tǒng)計結(jié)果比較，確定復(fù)合導(dǎo)電材料體膨脹系數(shù)與電阻率的變化函數(shù)關(guān)系。
4.一種復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方法，其特征在于將復(fù)合導(dǎo)電材料放入樣品室，樣品上設(shè)有二測電阻電極，并用導(dǎo)線引出樣品室，樣品室與波紋管一端相接，波紋管另一端接有一測量頂桿；樣品室與波紋管內(nèi)裝有與復(fù)合導(dǎo)電材料弱或無相互作用的測量液態(tài)載體；采用向波紋管外等靜壓加壓的方式恒定壓力，測量波紋管頂桿位移量，即得復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)，并通過測電阻電極同步在線測量電阻，即得復(fù)合導(dǎo)電材料電阻率，從而獲得各溫度，壓力下復(fù)合導(dǎo)電材料的體膨脹系數(shù)與電阻率的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)導(dǎo)電粒子的隧道效應(yīng)和滲流統(tǒng)計結(jié)果比較，確定復(fù)合導(dǎo)電材料體膨脹系數(shù)與電阻率的變化函數(shù)關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的一種復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方法，其特征在于所說的恒定壓力范圍為0.1～200MPa，升溫速率0.0001～0.06度/分，升溫范圍0～350度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的一種復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方法，其特征在于恒定溫度，變化壓力，同步在線測定復(fù)合導(dǎo)電材料的電阻和體膨脹量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合導(dǎo)電材料阻-容-溫度-壓力的同步在線測定方法。它是將復(fù)合導(dǎo)電材料樣品放入樣品室，二維恒定，第三維加壓，樣品室內(nèi)壁和三維加壓頂桿上各設(shè)一測電阻電極，恒定壓力，變化溫度，同步在線測定復(fù)合導(dǎo)電材料體膨脹系數(shù)與電阻率的變化函數(shù)關(guān)系。從理論上分析，聚合物基體材料隨溫度的體積膨脹是產(chǎn)生PTCR轉(zhuǎn)變的一個主要原因。因此同步測量復(fù)合導(dǎo)電材料的電阻和體膨脹與溫度及壓力的關(guān)系，將能在保證材料條件同一和測試條件同一的基礎(chǔ)上，定量地研究、設(shè)計和開發(fā)這類敏感兼開關(guān)材料。
文檔編號G01R27/00GK1142612SQ9610783
公開日1997年2月12日 申請日期1996年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月31日
發(fā)明者益小蘇, 王炳喜 申請人:浙江大學(xué)