CN101923115B - 测定材料电阻率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测定材料电阻率的方法，属于测量领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种测定材料电阻率的方法，该方法可以减小测量误差。本发明测定材料电阻率的方法，先测定材料的电阻，然后计算材料的电阻率，测定材料的电阻时，电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙用强电解质溶液填充。本发明方法将电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙用强电解质溶液填充，从而减少了测量误差，提高了测量精度，为精确测量低电阻率材料的电阻率提供了一种新的方法，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及测定材料电阻率的方法，属于测量领域。
背景技术
随着电力、电子工业、陶瓷材料的迅猛发展，一些导电性很好的陶瓷材料逐步被开发出来并应用于电力、电子工业。而电阻率则是导电陶瓷材料的一项重要指标。现有的测定电阻率的方法是将电阻测定仪表的两根引出线接头和待测材料的两端接触，从仪表的显示装置上读出电阻值，再换算成电阻率(根据公式R＝ρL/S换算)。但因引出线接头和待测材料测定端不可能是完全紧密接触，两者间不可避免的存在着很微小的空气间隙，而空气是绝缘体，因此测出的电阻是略大于所测样品的实际电阻值。在测定电阻率较大的材料时，从这部份多出的电阻计算出的电阻率增值很微小，可以忽略。但当在测定低电阻率材料(低电阻率材料是指电阻率不大于10-4Ω·m的材料)如导电陶瓷的电阻率时，由于导电陶瓷的电阻率很小，而测定样品受制取条件限制，其尺寸也不可能做太大，因此，这部份因空气间隙引起的电阻率增值就可能导致较大的测量误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种测定材料电阻率的方法，该方法可以减小测量误差。
本发明测定材料电阻率的方法，先测定材料的电阻，然后计算材料的电阻率，测定材料的电阻时，电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙用强电解质溶液(优选强电解质的水溶液)填充。
其中，为了使电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙被强电解质溶液填充更方便，可以采用如下方式：测定材料的电阻时，将待测样品浸入强电解质溶液中进行测定。
进一步的，为了使测量误差更小，本发明测定材料电阻率的方法优选为：测定材料的电阻时，只将电阻测定仪的引出线接头与待测样品的接触处浸于强电解质溶液中，待测样品其余部分不浸入溶液中，使电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙被强电解质溶液填充。
其中，上述的强电解质溶液中的强电解质的浓度优选为0.9～2.2mol/L，强电解质优选为分析纯。
其中，上述的强电解质优选为NaCl、KCl、Na2CO3中至少一种。所述的强电解质溶液优选为：浓度为1.9～2.1mol/L的NaCl溶液；或浓度为0.9～1.1mol/L的KCl溶液；或NaCl和Na2CO3的混合溶液，其中，NaCl的浓度为0.9～1.1mol/L，Na2CO3的浓度为0.9～1.1mol/L。
本发明方法将电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙用强电解质溶液填充，从而减少了测量误差，提高了测量精度，为精确测量材料的电阻率特别是低电阻率材料(低电阻率材料是指电阻率不大于10-4Ω·m的材料)的电阻率提供了一种新的方法，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
本发明测定材料电阻率的方法，先测定材料的电阻，然后计算材料的电阻率，测定材料的电阻时，电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙用强电解质溶液(优选强电解质的水溶液)填充。由于空气间隙采用强电解质溶液填充，减少了测量误差，提高了测量精度。
其中，为了使电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙被强电解质溶液填充更方便，可以采用如下方式：测定材料的电阻时，将待测样品浸入强电解质溶液中进行测定。
进一步的，为了使测量误差更小，本发明测定材料电阻率的方法最优选为：测定材料的电阻时，只将电阻测定仪的引出线接头与待测样品的接触处浸于强电解质溶液中，待测样品其余部分不浸入溶液中，使电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙被强电解质溶液填充。
考虑到大气压力及引出线接头与待测样品接触处的空气间隙极小的原因，如果采用在接触处滴加强电解质溶液的方式，则溶液无法渗入间隙，从而形不成液体膜，难以达到减小测量误差的目的，因此，不采用在接触处滴加强电解质溶液的方式。
其中，强电解质浓度过小，导电离子少，会增加离子在溶液中的电阻值，浓度过大，则离子在溶液中的碰撞增大，也会增加离子在溶液中的电阻值。本发明的发明人通过大量试验，发现强电解质的浓度为0.9～2.2mol/L时，溶液电阻值最小，因此，上述的强电解质溶液中的强电解质的浓度优选为0.9～2.2mol/L，强电解质优选为分析纯。
其中，对于含有金属的材料(如含有金属的陶瓷等)来说，采用本发明方法测定其电阻率时还要考虑强电解质溶液对材料的腐蚀。一股来说，对于含有金属的材料，为了防止其被腐蚀，应避免使用强酸溶液、强碱溶液、强酸弱碱盐溶液、带硫酸根、硝酸根的溶液。
另外，强电解质溶液中的离子半径对溶液的电阻也有影响，离子半径越大，则电解质溶液的电阻越大，因此，为了减小电阻率的测量误差，电解质溶液的离子半径应尽可能小。
综合考虑离子半径及溶液对材料的腐蚀性对测定结果的影响，上述的强电解质优选为NaCl、KCl、Na2CO3中至少一种。所述的强电解质溶液优选为：浓度为1.9～2.1mol/L的NaCl溶液；或浓度为0.9～1.1mol/L的KCl溶液；或NaCl和Na2CO3的混合溶液，其中，NaCl的浓度为0.9～1.1mol/L，Na2CO3的浓度为0.9～1.1mol/L。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1采用本发明方法测定材料的电阻率
取分析纯NaCl 23.4g，取分析纯Na2CO3 42.4g，将两者溶入350ml蒸馏水中，待溶解完后，补充蒸馏水至溶液体积为400ml，得到NaCl和Na2CO3浓度均为1.0mol/L的混合电解质溶液。取长宽高分别为39.64mm、13.16mm、4.60mm的TiC基金属陶瓷样品，用QJ44型携带式直流双臂电桥作为测量电阻值仪器，用直径35mm的弹性橡胶圈拉长后将电桥两根引出线接头和样品两端套紧，测出在空气中的电阻率为0.96910×10-5Ω·m，将样品浸入上述准备好的溶液中，测出在该溶液中的电阻率为0.68810×10-5Ω·m。
实施例2采用本发明方法测定材料的电阻率
取分析纯NaCl 29.25g，取分析纯Na2CO3 53.0g，将两者溶入440ml蒸馏水中，待溶解完后，补充蒸馏水至溶液体积为500ml，得到NaCl和Na2CO3浓度均为1.0mol/L的混合电解质溶液。取长宽高分别为41.89mm、14.13mm、5.39mm的TiC基金属陶瓷样品，用QJ44型携带式直流双臂电桥作为测量电阻值仪器，用直径37mm的弹性橡胶圈拉长后将电桥两根引出线接头和样品两端套紧，测出在空气中的电阻率为1.41376×10-5Ω·m，将样品浸入上述准备好的溶液中，测出在该溶液中的电阻率为0.96196×10-5Ω·m。
实施例3采用本发明方法测定材料的电阻率
取分析纯NaCl46.8g，溶入370ml蒸馏水中，待溶解完后，补充蒸馏水至体积为400ml的2.0mol/L的NaCl溶液。取长宽高分别为40.70mm、13.51mm、4.93mm的TiC基金属陶瓷样品，用QJ44型携带式直流双臂电桥作为测量电阻值仪器，用直径35mm的弹性橡胶圈拉长后将电桥两根引出线接头和样品两端套紧，测出在空气中的电阻率为6.95800×10-5Ω·m，将样品浸入上述准备好的溶液中，用QJ44型携带式直流双臂电桥测出在该溶液中的电阻率为5.41400×10-5Ω·m。
实施例4采用本发明方法测定材料的电阻率
取分析纯NaCl 35.1g，溶入250ml蒸馏水中，补充蒸馏水至体积为300ml的2.0mol/L的NaCl溶液。取长宽高分别为40.68mm、13.54mm、4.91mm的TiC基金属陶瓷样品，用QJ44型携带式直流双臂电桥作为测量电阻值仪器，用直径35mm的弹性橡胶圈拉长后将电桥两根引出线接头和样品两端套紧，测出在空气中的电阻率为1.60140×10-5Ω·m，将样品浸入上述准备好的溶液中，测出在该溶液中的电阻率为1.57390×10-5Ω·m。
实施例5采用本发明方法测定材料的电阻率
取分析纯KCl 37.25g，溶入400ml蒸馏水中，补充蒸馏水至体积为500ml的1.0mol/L的KCl溶液。取一马蹄形的黄铜样品，其厚为7mm，两内脚端间距为41mm，宽为29mm，高为24.5mm，用QJ44型携带式直流双臂电桥作为测量电阻值仪器，用两直径为20mm的弹性橡胶圈拉长后分别将电桥两根引出线接头和样品两脚端套紧，测出在空气中的电阻率为4.4370×10-5Ω·m，将样品两脚端浸入上述准备好的溶液中，其浸入深度为5mm，其余部份暴露于空气中，测出电阻率为2.2272×10-6Ω·m。
从上述实施例1～5可以看出，采用本发明方法测定的电阻率明显低于在空气中测定的值，即本发明方法可以减小电阻率的测量误差。
Claims (6)
1.测定材料电阻率的方法，先测定材料的电阻，然后计算材料的电阻率，其特征在于：测定材料的电阻时，电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙用强电解质溶液填充；
其中，测定材料的电阻时，将待测样品浸入强电解质溶液中进行测定，
或测定材料的电阻时，只将电阻测定仪的引出线接头与待测样品的接触处浸于强电解质溶液中，使电阻测定仪的引出线接头与待测样品接触处的空气间隙被强电解质溶液填充。
2.根据权利要求1所述的测定材料电阻率的方法，其特征在于：所述的强电解质溶液中的强电解质的浓度为0.9～2.2mol/L。
3.根据权利要求2所述的测定材料电阻率的方法，其特征在于：所述的强电解质为NaCl、KCl、Na2CO3中至少一种。
4.根据权利要求2所述的测定材料电阻率的方法，其特征在于：所述的强电解质溶液为浓度为1.9～2.1mol/L的NaCl溶液。
5.根据权利要求2所述的测定材料电阻率的方法，其特征在于：所述的强电解质溶液为浓度为0.9～1.1mol/L的KCl溶液。
6.根据权利要求2所述的测定材料电阻率的方法，其特征在于：所述的强电解质溶液为NaCl和Na2CO3的混合溶液，其中，NaCl的浓度为0.9～1.1mol/L，Na2CO3的浓度为0.9～1.1mol/L。
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