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变温_变压四探针测试仪的研制及应用
[发布时间]:2012年5月29日 [来源]:中国计量测控网 [点击率]:3788
【导读】: 0 引 言高分子半导体、导体是功能高分子材料科学研究中的一个重要领域,其理论探索与应用已经展示了极为重要的前景。导电高分子材料通常包括导电橡胶、导电塑料纤维、导电胶黏剂、导电涂料膜材料等,在太阳能...

(5) 导线的连接。在导线的外面涂覆绝缘层,由探针末端经中空铝制承压件导出。金属/陶瓷组装四探针制作完成。

( 6) 其他配件设计。在 4 根金属针与陶瓷部件接触的部位,通过过盈配合放置一个薄铝环,作用是固定4 根探针,防止陶瓷部件掉落。在中空铝制承压件的末端用车床制作成螺纹,在铜套的内部也制作成螺纹,使其两者能啮合。当两者啮合后,与弹簧共同作用,使针头能自由上下伸缩。

将塑料封装四探针和金属/陶瓷四探针放入控温/加压装置中,两者在常温下均能正常使用; 但是在较高温度下塑料封装四探针的塑料部分开始软化,直至不能使用,而金属/陶瓷四探针仍可正常测试样品的电阻率。以后的实验均采用后者进行电阻率测试。 

3 导电橡胶压阻行为和温阻行为的测试

导电橡胶是兼有橡胶高弹性和导电功能的一种复合材料,压力和温度都会影响橡胶分子链及其与导电填料的聚集态结构。从图 4 可以看出,当重力较小时( 0 ~1. 47 N) ,EPDM/石墨复合材料的电阻率随重力增加而减小,当重力达到 1. 47 N 以后,电阻率迅速下降,这是因为石墨粒子在外加重力下相互靠近直至接触,形成了更有效的导电通路所致。当重力在1. 96 ~2. 94 N,电阻率有所增加,当重力达到 3. 43 N 后,电阻率迅速增大,这是因为在由四探针传递到样品的重力过大,使石墨导电网络破坏、导电通路打断造成的。此规律与文献[3]基本相符。

 

从图 5 可以看出,随温度升高,EPDM/石墨复合材料的电阻率呈减小趋势,表现出橡胶材料的负温度系数效应———NTC 效应[5]。在室温 ~60℃,电阻率急剧下降,而超过 60℃以后电阻率下降速度减小直至变化不大。这是因为升高温度有利于柔性橡胶分子链的运动,使石墨粒子相互接触,形成更有效的导电网络,从而表现为电阻率迅速下降,直到粒子间充分接触,电阻率不再发生显著变化。

4 结 语

自制金属/陶瓷组装四探针是由金属针、陶瓷、中空铝制或铜制承压件、金属导线等组成,具有耐高温、便于变压变温测试、成本低等特点,与控温装置、加压装置和测试装置结合,能够准确测试导电橡胶等材料的压阻特性和温阻特性。

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