體積電阻率和表面電阻率解決方案

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

① 了解測(cè)定高分子材料體積電阻率和表面電阻率測(cè)定的基本原理

② 掌握高分子材料體積電阻率和表面電阻率測(cè)定的測(cè)定方法

2.實(shí)驗(yàn)原理

該方法是對(duì)試樣施加直流電壓，采用高阻計(jì)或檢流計(jì)測(cè)定試樣體積電流方向的直流電場(chǎng)強(qiáng)度和該處電流密度。直流電場(chǎng)強(qiáng)度與該處電流密度之比，即為體積電阻率數(shù)率（或體積電阻系數(shù)），以Ω·cm表示；沿試樣表面電流方向的直流電場(chǎng)強(qiáng)度與單位長(zhǎng)度的表面?zhèn)鲗?dǎo)電流之比，即為表面電阻率系數(shù)（或表面電阻系數(shù)），以Ω表示。

本方法適用于測(cè)試固體電工絕緣材料如絕緣漆、樹脂和膠、浸漬纖維制品、層壓制品、云母及其制品、塑料、薄膜復(fù)合制品、陶瓷和玻璃等的體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)的測(cè)試。

對(duì)有些絕緣材料如橡膠以及橡膠制品，薄膜等的上述性能實(shí)驗(yàn)，可按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

3.實(shí)驗(yàn)試樣

本次實(shí)驗(yàn)采用多型腔圓片模具注塑成型的高密度聚乙烯圓片試樣，直徑120mm.，試樣表面平整均勻，無裂紋，無氣泡和機(jī)械雜質(zhì)等。

4.實(shí)驗(yàn)設(shè)備

電阻儀ZST-121型  北京中航時(shí)代儀器

游標(biāo)卡尺      1條

三電極裝置(由材料形狀選擇板狀電極)

5.實(shí)驗(yàn)方法

用高阻計(jì)法，將充分放電后的試樣，接入儀器測(cè)量端調(diào)節(jié)儀器，按說明操作。

6.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

7.思考題

1.試樣表面的光潔度對(duì)測(cè)量結(jié)果有無影響？為什么？

答：有，因?yàn)槿绻牧媳砻娌还鉂嵉脑挘瑑蓚€(gè)電極就不能很好的平行排列，電極之間也形不成直線的直流場(chǎng)強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)會(huì)有很大的誤差。

2.測(cè)試環(huán)境溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果有無影響？為什么？

答：非極性有機(jī)電介質(zhì)中不存在本征離子,導(dǎo)電載流子來源于雜質(zhì), 如來自各種添加劑、加工過程混入的雜物以及吸收的水分等。所有這些可離解的分子,由于熱運(yùn)動(dòng)給予的能量使之離解,但同時(shí)已離解的正負(fù)離子又可能重新復(fù)合為分子。在一定溫度下,當(dāng)這兩種過程的速度相等時(shí), 達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài), 但當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí),分子的離解遠(yuǎn)大于復(fù)合,離子運(yùn)動(dòng)加速,使電導(dǎo)占主要地位,所以試樣電阻率就下降。

3.材料的分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與材料的體積電阻、表面電阻有何關(guān)系？舉例說明。

答：分子結(jié)構(gòu)是決定高聚物導(dǎo)電性的內(nèi)在因素，也是最重要的因素。

飽和的非極性高聚物具有好的電絕緣性能。它們的結(jié)構(gòu)本身既不能產(chǎn)生導(dǎo)電離子，也不具備電子電導(dǎo)的結(jié)構(gòu)條件，比如聚四氟乙烯、聚乙烯電阻率高達(dá)10¹⁶Ω·M；極性高聚物次之，極性高聚物可能發(fā)生微量的本征解離，提供本征的導(dǎo)電離子，如聚砜，聚酰胺和聚氯乙烯的電阻率約在10¹²～10¹⁵Ω·M；共軛高聚物是高分子半導(dǎo)體材料，由于π電子在共軛體系內(nèi)的去定域化，提供了大量的電子載流子，而且，這些π電子在共軛體系中又有很高的遷移率，使這類材料的電阻大幅度降低，如氮化硫（SN）電導(dǎo)率高達(dá)10⁵Ω^-1·M^-1 。

結(jié)晶和取向使絕緣高聚物的電導(dǎo)率下降，因?yàn)樵谶@些高聚物中，主要是離子電導(dǎo)，結(jié)晶和取向使分子緊密堆砌，自由體積減小，因而離子遷移率下降。如聚三氟氯乙烯結(jié)晶度從10%到50%時(shí)，電導(dǎo)率下降100-1000倍。但是對(duì)于電子電導(dǎo)的高聚物，正好相反，結(jié)晶中分子的緊密整齊堆砌，有利分子間電子的傳遞，電導(dǎo)率將隨結(jié)晶度的增加而升高。

交聯(lián)使高分子鏈段的活動(dòng)性降低，自由體積減少，因而離子電導(dǎo)下降。電子電導(dǎo)則可能因分子間鍵橋?yàn)殡娮犹峁┓肿娱g的通道而增加。