三维导电网络结构复合材料电导率测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于内嵌三维导电网络结构复合材料电导率测量装置，属于 导电复合材料电导率测量方法与技术领域。
【背景技术】
[0002] 高分子复合材料的研究是一门新兴的研究领域，电导率是高分子导电复合材料导 电性能的重要参数，电导率的准确测量也至关重要。国内外已有人研究出具有内嵌三维导 电网络结构的导电复合材料（如专利CN 203858874 U中所公布的一种具有分形导电通路 的石墨复合板，如图2所示），但是国内外对于这种具有空间导电网络结构的导电复合材料 的电阻率如何准确测量却很少进行专门的研究，人们在选择测试方法时也很混乱，例如采 用四探针法、伏安法等测试方法，由于具有内嵌三维导电网络结构的导电复合材料内部导 电填料从微观层面上说并不是均匀分布，采用上述方法均可能会出现不导通的现象，同时 由于填料的用量较低、在各测试点也不尽相同，测试结果很不稳定，波动特别大，很难准备 测量出可靠的数据。
[0003] 为了能够准确、稳定地测量具有微特征分型结构的导电复合材料的电阻率，提出 一种新型测量装置，其原理是基于伏安法测电阻的原理，采用面接触的方式测量试样电阻， 并通过一定的方式充分减小各元器件之间的接触电阻和实验电路的原理性误差，从而间接 计算出试样的电导率。材料样品置于金属电极板之间，为了减小接触电阻，采用在样品和电 极板之间添加柔性石墨纸，在压力机夹紧力的作用下，柔性石墨纸与试样和电极板充分面 接触，极大地降低了接触电阻对测量结果的影响。这种方法测量具有分型结构的导电复合 材料电导率稳定可靠，测量结果不稳定性低于3%。 【实用新型内容】
[0004] 针对测量内嵌三维导电网络结构导电复合材料电导率测量不稳定、测量困难的问 题，本实用新型提出了一种用于内嵌三维导电网络结构导电复合材料电导率的测量装置， 可稳定可靠地测量该种导电复合材料的电导率。
[0005] 为了实现上述的技术特征，本实用新型所采用的技术特征是：三维导电网络结构 复合材料电导率测量装置，它包括上下模，上下模的下底面加工有上凹槽，绝缘板通过凹槽 进行定位固定于上模的下底面，绝缘板的下表面设置有电极板，电极板的下表面设置有柔 性石墨纸，柔性石墨纸的下表面设置有试样，柔性石墨纸、电极板、绝缘板和上下模对称布 置在试样的另一侧，两块电极板之间通过导线连接有电阻计，在两个上下膜的上、下端面之 间设置有压力机，提供稳定夹紧力。
[0006] 所述柔性石墨纸的导电性能高于试样的导电性能，在一定的压力作用下具有柔性 的柔性石墨纸能够与试样很好的贴合，充分减小接触电阻。
[0007] 所述柔性石墨纸的电阻远小于试样的电阻，以减少测量误差。
[0008] 所述电极板的电阻远小于试样的电阻，以减少测量误差。
[0009] 所述压力机的压力大小能够进行调节，能够减小各元件之间的接触电阻。
[0010] 本实用新型有如下有益效果：
[0011] 1、所述的测量装置能够准确可靠地测量具有内嵌导电网络结构导电复合材料试 样的电阻率，解决其它测试方法测量具有该种结构类型的材料电阻率结果不稳定的问题。 [0012] 2、所述的测量装置原理可靠，结构简单，便于制造，易用于实验测量。
[0013] 3、该测量装置采用面接触方式，用于内嵌三维导电网络结构复合材料电导率的测 量，解决传统方法采用点接触、线接触测量过程中由于导电填料分布不均而带来的测量值 不稳定的问题，同时也适用于一般结构的导电复合材料电导率的测量，使用范围广，测量装 置简单可靠。
【附图说明】
[0014] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0015] 图1为三维导电网络结构复合材料电导率的测量装置结构示意图。
[0016] 图2为本实用新型的引用附图，出自专利CN203858874U，为一种具有分形导电通 路的石墨复合板。
[0017] 图中：上下模1、绝缘板2、电极板3、柔性石墨纸4、试样5、电阻计6、导线7、凹槽 IOl 0
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
[0019] 参见图1，三维导电网络结构复合材料电导率测量装置，它包括上下模1，上下模1 的下底面加工有上凹槽101，绝缘板2通过凹槽101进行定位固定于上模1的下底面，绝缘 板2的下表面设置有电极板3,电极板3的下表面设置有柔性石墨纸4,柔性石墨纸4的下 表面设置有试样5,柔性石墨纸4、电极板3、绝缘板2和上下模1对称布置在试样5的另一 侧，两块电极板3之间通过导线7连接有电阻计6,在两个上下膜1的上、下端面之间设置有 压力机，提供稳定夹紧力。
[0020] 进一步的，所述柔性石墨纸4的导电性能高于试样5的导电性能，在一定的压力作 用下具有柔性的柔性石墨纸4能够与试样5很好的贴合，充分减小接触电阻。
[0021] 进一步的，所述柔性石墨纸4的电阻远小于试样5的电阻，以减少测量误差。
[0022] 进一步的，所述电极板3的电阻远小于试样5的电阻，以减少测量误差。
[0023] 进一步的，所述压力机的压力大小能够进行调节，能够减小各元件之间的接触电 阻。
[0024] 本实用新型的装置具体工作过程和原理为：
[0025] 按照如图1所示的结构示意图，以图2所示的材料为实验试样，采用铜板制成的电 极板，每个铜板的接入电阻为R 1，每片柔性石墨纸的电阻为R2。测量过程中，将待测样品置 于铜电极板之间，为保证铜电极与试样接触面接触良好并充分减小两者间的接触电阻，在 铜电极与试样之间各加一片柔性石墨纸，并以压力机提供一定的压力，实施例中采用2MPa 的压力，铜电极与凹槽之间采用牛皮纸起绝缘作用，按图1所示连接电路，并采用电阻计直 接读出测量电路中的电阻R。则试样电阻值私为总电阻R减去接入电路中其他元件的电 阻。同时设试样的截面积为S，厚度为d，忽略导线电阻和接触电阻，则可根据下面公式计算 出试样的电导率，即：
[0026] R3= Rj(R^R2)，电导率为：
[0027] 尽管该种具有内嵌三维导电网络的复合材料内部填料分布存在局部集中，整体不 均匀且填充量少的现象，但由于采用面接触的方式测量，结果只与整体材料中参与导电的 粒子浓度有关，故在压力机的作用下，保证了接触电阻足够小，测量结果依然很稳定，经实 验，不同批次的试样测量结果上下偏差小于3%，结果稳定可靠。
【主权项】
1. 三维导电网络结构复合材料电导率测量装置，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 )，绝缘板（2)通过凹槽（101)进行定位固定于上模（1) 的下底面，绝缘板（2)的下表面设置有电极板（3)，电极板（3)的下表面设置有柔性石墨纸 (4)，柔性石墨纸（4)的下表面设置有试样（5)，柔性石墨纸（4)、电极板（3)、绝缘板（2)和 上下模（1)对称布置在试样（5)的另一侧，两块电极板（3)之间通过导线（7)连接有电阻计 (6)，在两个上下膜（1)的上、下端面之间设置有压力机，提供稳定夹紧力。2. 根据权利要求1所述三维导电网络结构复合材料电导率测量装置，其特征在于：所 述柔性石墨纸（4)的导电性能高于试样（5)的导电性能，在一定的压力作用下具有柔性的 柔性石墨纸（4)能够与试样（5)很好的贴合，充分减小接触电阻。3. 根据权利要求1或2所述三维导电网络结构复合材料电导率测量装置，其特征在于： 所述柔性石墨纸（4)的电阻远小于试样（5)的电阻，以减少测量误差。4. 根据权利要求1所述三维导电网络结构复合材料电导率测量装置，其特征在于：所 述电极板（3)的电阻远小于试样（5)的电阻，以减少测量误差。5. 根据权利要求1所述三维导电网络结构复合材料电导率测量装置，其特征在于：所 述压力机的压力大小能够进行调节，能够减小各元件之间的接触电阻。
【专利摘要】本实用新型公开了三维导电网络结构复合材料电导率测量装置，它包括上下模，上下模的下底面加工有上凹槽，绝缘板通过凹槽进行定位固定于上模的下底面，绝缘板的下表面设置有电极板，电极板的下表面设置有柔性石墨纸，柔性石墨纸的下表面设置有试样，柔性石墨纸、电极板、绝缘板和上下模对称布置在试样的另一侧，两块电极板之间通过导线连接有电阻计，在两个上下膜的上、下端面之间设置有压力机，提供稳定夹紧力。可稳定可靠地测量该种导电复合材料的电导率。
【IPC分类】G01R27/02
【公开号】CN204882719
【申请号】CN201520678129
【发明人】吴海华, 柳宁, 吴朝, 董小阳, 郭辉
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月2日