三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種用于內(nèi)嵌三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率測量裝置，屬于 導電復合材料電導率測量方法與技術領域。
【背景技術】
[0002] 高分子復合材料的研究是一門新興的研究領域，電導率是高分子導電復合材料導 電性能的重要參數(shù)，電導率的準確測量也至關重要。國內(nèi)外已有人研究出具有內(nèi)嵌三維導 電網(wǎng)絡結構的導電復合材料（如專利CN 203858874 U中所公布的一種具有分形導電通路 的石墨復合板，如圖2所示），但是國內(nèi)外對于這種具有空間導電網(wǎng)絡結構的導電復合材料 的電阻率如何準確測量卻很少進行專門的研究，人們在選擇測試方法時也很混亂，例如采 用四探針法、伏安法等測試方法，由于具有內(nèi)嵌三維導電網(wǎng)絡結構的導電復合材料內(nèi)部導 電填料從微觀層面上說并不是均勻分布，采用上述方法均可能會出現(xiàn)不導通的現(xiàn)象，同時 由于填料的用量較低、在各測試點也不盡相同，測試結果很不穩(wěn)定，波動特別大，很難準備 測量出可靠的數(shù)據(jù)。
[0003] 為了能夠準確、穩(wěn)定地測量具有微特征分型結構的導電復合材料的電阻率，提出 一種新型測量裝置，其原理是基于伏安法測電阻的原理，采用面接觸的方式測量試樣電阻， 并通過一定的方式充分減小各元器件之間的接觸電阻和實驗電路的原理性誤差，從而間接 計算出試樣的電導率。材料樣品置于金屬電極板之間，為了減小接觸電阻，采用在樣品和電 極板之間添加柔性石墨紙，在壓力機夾緊力的作用下，柔性石墨紙與試樣和電極板充分面 接觸，極大地降低了接觸電阻對測量結果的影響。這種方法測量具有分型結構的導電復合 材料電導率穩(wěn)定可靠，測量結果不穩(wěn)定性低于3%。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對測量內(nèi)嵌三維導電網(wǎng)絡結構導電復合材料電導率測量不穩(wěn)定、測量困難的問 題，本實用新型提出了一種用于內(nèi)嵌三維導電網(wǎng)絡結構導電復合材料電導率的測量裝置， 可穩(wěn)定可靠地測量該種導電復合材料的電導率。
[0005] 為了實現(xiàn)上述的技術特征，本實用新型所采用的技術特征是：三維導電網(wǎng)絡結構 復合材料電導率測量裝置，它包括上下模，上下模的下底面加工有上凹槽，絕緣板通過凹槽 進行定位固定于上模的下底面，絕緣板的下表面設置有電極板，電極板的下表面設置有柔 性石墨紙，柔性石墨紙的下表面設置有試樣，柔性石墨紙、電極板、絕緣板和上下模對稱布 置在試樣的另一側，兩塊電極板之間通過導線連接有電阻計，在兩個上下膜的上、下端面之 間設置有壓力機，提供穩(wěn)定夾緊力。
[0006] 所述柔性石墨紙的導電性能高于試樣的導電性能，在一定的壓力作用下具有柔性 的柔性石墨紙能夠與試樣很好的貼合，充分減小接觸電阻。
[0007] 所述柔性石墨紙的電阻遠小于試樣的電阻，以減少測量誤差。
[0008] 所述電極板的電阻遠小于試樣的電阻，以減少測量誤差。
[0009] 所述壓力機的壓力大小能夠進行調(diào)節(jié)，能夠減小各元件之間的接觸電阻。
[0010] 本實用新型有如下有益效果：
[0011] 1、所述的測量裝置能夠準確可靠地測量具有內(nèi)嵌導電網(wǎng)絡結構導電復合材料試 樣的電阻率，解決其它測試方法測量具有該種結構類型的材料電阻率結果不穩(wěn)定的問題。 [0012] 2、所述的測量裝置原理可靠，結構簡單，便于制造，易用于實驗測量。
[0013] 3、該測量裝置采用面接觸方式，用于內(nèi)嵌三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率的測 量，解決傳統(tǒng)方法采用點接觸、線接觸測量過程中由于導電填料分布不均而帶來的測量值 不穩(wěn)定的問題，同時也適用于一般結構的導電復合材料電導率的測量，使用范圍廣，測量裝 置簡單可靠。
【附圖說明】
[0014] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0015] 圖1為三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率的測量裝置結構示意圖。
[0016] 圖2為本實用新型的引用附圖，出自專利CN203858874U，為一種具有分形導電通 路的石墨復合板。
[0017] 圖中：上下模1、絕緣板2、電極板3、柔性石墨紙4、試樣5、電阻計6、導線7、凹槽 IOl 0
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。
[0019] 參見圖1，三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率測量裝置，它包括上下模1，上下模1 的下底面加工有上凹槽101，絕緣板2通過凹槽101進行定位固定于上模1的下底面，絕緣 板2的下表面設置有電極板3,電極板3的下表面設置有柔性石墨紙4,柔性石墨紙4的下 表面設置有試樣5,柔性石墨紙4、電極板3、絕緣板2和上下模1對稱布置在試樣5的另一 側，兩塊電極板3之間通過導線7連接有電阻計6,在兩個上下膜1的上、下端面之間設置有 壓力機，提供穩(wěn)定夾緊力。
[0020] 進一步的，所述柔性石墨紙4的導電性能高于試樣5的導電性能，在一定的壓力作 用下具有柔性的柔性石墨紙4能夠與試樣5很好的貼合，充分減小接觸電阻。
[0021] 進一步的，所述柔性石墨紙4的電阻遠小于試樣5的電阻，以減少測量誤差。
[0022] 進一步的，所述電極板3的電阻遠小于試樣5的電阻，以減少測量誤差。
[0023] 進一步的，所述壓力機的壓力大小能夠進行調(diào)節(jié)，能夠減小各元件之間的接觸電 阻。
[0024] 本實用新型的裝置具體工作過程和原理為：
[0025] 按照如圖1所示的結構示意圖，以圖2所示的材料為實驗試樣，采用銅板制成的電 極板，每個銅板的接入電阻為R 1，每片柔性石墨紙的電阻為R2。測量過程中，將待測樣品置 于銅電極板之間，為保證銅電極與試樣接觸面接觸良好并充分減小兩者間的接觸電阻，在 銅電極與試樣之間各加一片柔性石墨紙，并以壓力機提供一定的壓力，實施例中采用2MPa 的壓力，銅電極與凹槽之間采用牛皮紙起絕緣作用，按圖1所示連接電路，并采用電阻計直 接讀出測量電路中的電阻R。則試樣電阻值私為總電阻R減去接入電路中其他元件的電 阻。同時設試樣的截面積為S，厚度為d，忽略導線電阻和接觸電阻，則可根據(jù)下面公式計算 出試樣的電導率，即：
[0026] R3= Rj(R^R2)，電導率為：
[0027] 盡管該種具有內(nèi)嵌三維導電網(wǎng)絡的復合材料內(nèi)部填料分布存在局部集中，整體不 均勻且填充量少的現(xiàn)象，但由于采用面接觸的方式測量，結果只與整體材料中參與導電的 粒子濃度有關，故在壓力機的作用下，保證了接觸電阻足夠小，測量結果依然很穩(wěn)定，經(jīng)實 驗，不同批次的試樣測量結果上下偏差小于3%，結果穩(wěn)定可靠。
【主權項】
1. 三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率測量裝置，其特征在于：它包括上下模（I )，上下 模（1)的下底面加工有上凹槽（101 )，絕緣板（2)通過凹槽（101)進行定位固定于上模（1) 的下底面，絕緣板（2)的下表面設置有電極板（3)，電極板（3)的下表面設置有柔性石墨紙 (4)，柔性石墨紙（4)的下表面設置有試樣（5)，柔性石墨紙（4)、電極板（3)、絕緣板（2)和 上下模（1)對稱布置在試樣（5)的另一側，兩塊電極板（3)之間通過導線（7)連接有電阻計 (6)，在兩個上下膜（1)的上、下端面之間設置有壓力機，提供穩(wěn)定夾緊力。2. 根據(jù)權利要求1所述三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率測量裝置，其特征在于：所 述柔性石墨紙（4)的導電性能高于試樣（5)的導電性能，在一定的壓力作用下具有柔性的 柔性石墨紙（4)能夠與試樣（5)很好的貼合，充分減小接觸電阻。3. 根據(jù)權利要求1或2所述三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率測量裝置，其特征在于： 所述柔性石墨紙（4)的電阻遠小于試樣（5)的電阻，以減少測量誤差。4. 根據(jù)權利要求1所述三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率測量裝置，其特征在于：所 述電極板（3)的電阻遠小于試樣（5)的電阻，以減少測量誤差。5. 根據(jù)權利要求1所述三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率測量裝置，其特征在于：所 述壓力機的壓力大小能夠進行調(diào)節(jié)，能夠減小各元件之間的接觸電阻。
【專利摘要】本實用新型公開了三維導電網(wǎng)絡結構復合材料電導率測量裝置，它包括上下模，上下模的下底面加工有上凹槽，絕緣板通過凹槽進行定位固定于上模的下底面，絕緣板的下表面設置有電極板，電極板的下表面設置有柔性石墨紙，柔性石墨紙的下表面設置有試樣，柔性石墨紙、電極板、絕緣板和上下模對稱布置在試樣的另一側，兩塊電極板之間通過導線連接有電阻計，在兩個上下膜的上、下端面之間設置有壓力機，提供穩(wěn)定夾緊力?？煞€(wěn)定可靠地測量該種導電復合材料的電導率。
【IPC分類】G01R27/02
【公開號】CN204882719
【申請?zhí)枴緾N201520678129
【發(fā)明人】吳海華, 柳寧, 吳朝, 董小陽, 郭輝
【申請人】三峽大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月2日