三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種用于內(nèi)嵌三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)量裝置，屬于 導(dǎo)電復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)量方法與技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 高分子復(fù)合材料的研究是一門新興的研究領(lǐng)域，電導(dǎo)率是高分子導(dǎo)電復(fù)合材料導(dǎo) 電性能的重要參數(shù)，電導(dǎo)率的準(zhǔn)確測(cè)量也至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)外已有人研究出具有內(nèi)嵌三維導(dǎo) 電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電復(fù)合材料（如專利CN 203858874 U中所公布的一種具有分形導(dǎo)電通路 的石墨復(fù)合板，如圖2所示），但是國(guó)內(nèi)外對(duì)于這種具有空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電復(fù)合材料 的電阻率如何準(zhǔn)確測(cè)量卻很少進(jìn)行專門的研究，人們?cè)谶x擇測(cè)試方法時(shí)也很混亂，例如采 用四探針法、伏安法等測(cè)試方法，由于具有內(nèi)嵌三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電復(fù)合材料內(nèi)部導(dǎo) 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(huì)出現(xiàn)不導(dǎo)通的現(xiàn)象，同時(shí) 由于填料的用量較低、在各測(cè)試點(diǎn)也不盡相同，測(cè)試結(jié)果很不穩(wěn)定，波動(dòng)特別大，很難準(zhǔn)備 測(cè)量出可靠的數(shù)據(jù)。
[0003] 為了能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地測(cè)量具有微特征分型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻率，提出 一種新型測(cè)量裝置，其原理是基于伏安法測(cè)電阻的原理，采用面接觸的方式測(cè)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(shí)驗(yàn)電路的原理性誤差，從而間接 計(jì)算出試樣的電導(dǎo)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(jī)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(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。這種方法測(cè)量具有分型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電復(fù)合 材料電導(dǎo)率穩(wěn)定可靠，測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定性低于3%。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 針對(duì)測(cè)量?jī)?nèi)嵌三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)電復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)量不穩(wěn)定、測(cè)量困難的問 題，本實(shí)用新型提出了一種用于內(nèi)嵌三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)電復(fù)合材料電導(dǎo)率的測(cè)量裝置， 可穩(wěn)定可靠地測(cè)量該種導(dǎo)電復(fù)合材料的電導(dǎo)率。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)特征，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)特征是：三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)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(jìn)行定位固定于上模的下底面，絕緣板的下表面設(shè)置有電極板，電極板的下表面設(shè)置有柔 性石墨紙，柔性石墨紙的下表面設(shè)置有試樣，柔性石墨紙、電極板、絕緣板和上下模對(duì)稱布 置在試樣的另一側(cè)，兩塊電極板之間通過導(dǎo)線連接有電阻計(jì)，在兩個(gè)上下膜的上、下端面之 間設(shè)置有壓力機(jī)，提供穩(wěn)定夾緊力。
[0006] 所述柔性石墨紙的導(dǎo)電性能高于試樣的導(dǎo)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(yuǎn)小于試樣的電阻，以減少測(cè)量誤差。
[0008] 所述電極板的電阻遠(yuǎn)小于試樣的電阻，以減少測(cè)量誤差。
[0009] 所述壓力機(jī)的壓力大小能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠減小各元件之間的接觸電阻。
[0010] 本實(shí)用新型有如下有益效果：
[0011] 1、所述的測(cè)量裝置能夠準(zhǔn)確可靠地測(cè)量具有內(nèi)嵌導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)電復(fù)合材料試 樣的電阻率，解決其它測(cè)試方法測(cè)量具有該種結(jié)構(gòu)類型的材料電阻率結(jié)果不穩(wěn)定的問題。 [0012] 2、所述的測(cè)量裝置原理可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，易用于實(shí)驗(yàn)測(cè)量。
[0013] 3、該測(cè)量裝置采用面接觸方式，用于內(nèi)嵌三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率的測(cè) 量，解決傳統(tǒng)方法采用點(diǎn)接觸、線接觸測(cè)量過程中由于導(dǎo)電填料分布不均而帶來的測(cè)量值 不穩(wěn)定的問題，同時(shí)也適用于一般結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電復(fù)合材料電導(dǎo)率的測(cè)量，使用范圍廣，測(cè)量裝 置簡(jiǎn)單可靠。
【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0015] 圖1為三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為本實(shí)用新型的引用附圖，出自專利CN203858874U，為一種具有分形導(dǎo)電通 路的石墨復(fù)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(jì)6、導(dǎo)線7、凹槽 IOl 0
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。
[0019] 參見圖1，三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)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(jìn)行定位固定于上模1的下底面，絕緣 板2的下表面設(shè)置有電極板3,電極板3的下表面設(shè)置有柔性石墨紙4,柔性石墨紙4的下 表面設(shè)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(duì)稱布置在試樣5的另一 側(cè)，兩塊電極板3之間通過導(dǎo)線7連接有電阻計(jì)6,在兩個(gè)上下膜1的上、下端面之間設(shè)置有 壓力機(jī)，提供穩(wěn)定夾緊力。
[0020] 進(jìn)一步的，所述柔性石墨紙4的導(dǎo)電性能高于試樣5的導(dǎo)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(jìn)一步的，所述柔性石墨紙4的電阻遠(yuǎn)小于試樣5的電阻，以減少測(cè)量誤差。
[0022] 進(jìn)一步的，所述電極板3的電阻遠(yuǎn)小于試樣5的電阻，以減少測(cè)量誤差。
[0023] 進(jìn)一步的，所述壓力機(jī)的壓力大小能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠減小各元件之間的接觸電 阻。
[0024] 本實(shí)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(jié)構(gòu)示意圖，以圖2所示的材料為實(shí)驗(yàn)試樣，采用銅板制成的電 極板，每個(gè)銅板的接入電阻為R 1，每片柔性石墨紙的電阻為R2。測(cè)量過程中，將待測(cè)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(jī)提供一定的壓力，實(shí)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(jì)直 接讀出測(cè)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(shí)設(shè)試樣的截面積為S，厚度為d，忽略導(dǎo)線電阻和接觸電阻，則可根據(jù)下面公式計(jì)算 出試樣的電導(dǎo)率，即：
[0026] R3= Rj(R^R2)，電導(dǎo)率為：
[0027] 盡管該種具有內(nèi)嵌三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的復(fù)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(cè)量，結(jié)果只與整體材料中參與導(dǎo)電的 粒子濃度有關(guān)，故在壓力機(jī)的作用下，保證了接觸電阻足夠小，測(cè)量結(jié)果依然很穩(wěn)定，經(jīng)實(shí) 驗(yàn)，不同批次的試樣測(cè)量結(jié)果上下偏差小于3%，結(jié)果穩(wěn)定可靠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)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(jìn)行定位固定于上模（1) 的下底面，絕緣板（2)的下表面設(shè)置有電極板（3)，電極板（3)的下表面設(shè)置有柔性石墨紙 (4)，柔性石墨紙（4)的下表面設(shè)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(duì)稱布置在試樣（5)的另一側(cè)，兩塊電極板（3)之間通過導(dǎo)線（7)連接有電阻計(jì) (6)，在兩個(gè)上下膜（1)的上、下端面之間設(shè)置有壓力機(jī)，提供穩(wěn)定夾緊力。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)量裝置，其特征在于：所 述柔性石墨紙（4)的導(dǎo)電性能高于試樣（5)的導(dǎo)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(quán)利要求1或2所述三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)量裝置，其特征在于： 所述柔性石墨紙（4)的電阻遠(yuǎn)小于試樣（5)的電阻，以減少測(cè)量誤差。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)量裝置，其特征在于：所 述電極板（3)的電阻遠(yuǎn)小于試樣（5)的電阻，以減少測(cè)量誤差。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)量裝置，其特征在于：所 述壓力機(jī)的壓力大小能夠進(jìn)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(shí)用新型公開了三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料電導(dǎo)率測(cè)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(jìn)行定位固定于上模的下底面，絕緣板的下表面設(shè)置有電極板，電極板的下表面設(shè)置有柔性石墨紙，柔性石墨紙的下表面設(shè)置有試樣，柔性石墨紙、電極板、絕緣板和上下模對(duì)稱布置在試樣的另一側(cè)，兩塊電極板之間通過導(dǎo)線連接有電阻計(jì)，在兩個(gè)上下膜的上、下端面之間設(shè)置有壓力機(jī)，提供穩(wěn)定夾緊力。可穩(wěn)定可靠地測(cè)量該種導(dǎo)電復(fù)合材料的電導(dǎo)率。
【IPC分類】G01R27/02
【公開號(hào)】CN204882719
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520678129
【發(fā)明人】吳海華, 柳寧, 吳朝, 董小陽, 郭輝
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月2日