CN104931335A - 导电功能材料力电耦合效应测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种导电功能材料力电耦合效应测试系统及其测试方法，包括导电功能材料试样、试样电极、绝缘胶带、电极上外接电线、试样夹持装置、位移传感器、传动轴、驱动电机、力传感器、手持式四探针探头、数字源表B、数字源表A和直流电源；通过电压强度、通电时间和加载速度等参数的精确控制，测量得到完整的载荷-位移曲线，进一步计算得到不同力场、电场作用下材料的弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率、屈服强度、整体体积电阻率和微区体积电阻率分布等力学和电学性能参数，准确可靠地实现导电功能材料力电耦合效应的测量与分析，适用于导电高分子、压电陶瓷、聚合物基、陶瓷基和金属基复合材料等导电功能材料。

Description

导电功能材料力电耦合效应测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及力电耦合效应测试技术，尤其涉及一种导电功能材料力电耦合效应测试系统及其测试方法。

背景技术

随着电子技术和材料科学的不断发展，具有电能传输、信号传播、电磁屏蔽、吸波、催化、传感及储能等多种功能的新型导电材料得到了长足发展，尤其是导电高分子、压电陶瓷、聚合物基、陶瓷基和金属基复合材料，已经广泛应用于晶体管、传感器、电极、电热器、超级电容器、屏蔽壳、电催化、太阳能薄膜、储能电池、电子屏蔽膜、抗静电涂层、触摸屏及柔性器件等与人类社会发展密切相关的信息通讯、清洁能源、航空航天及生物医疗等多个领域。

材料的力学和电学性能是确定各种工程设计参数的主要依据，随着工作环境日趋复杂，导电功能材料经常处于力场和电场的工作条件之下：力场作用时，材料由于受到外力而发生形变，材料的组织结构发生变化，继而影响材料的电学性能；而电场作用时，材料由于自身电阻产生的电流热效应，将加剧与温度密切相关的应力-应变行为，继而影响材料的力学性能；材料力学性能和电学性能的变化，反过来又会影响力场和电场的作用效果，这种材料力学性能、电学性能与力场、电场之间的相互关系和变化规律，即力电耦合效应。

力电耦合效应的测试与分析对于导电功能材料的开发应用具有重要的指导作用，现有的力学和电学性能测试实验方法都是针对单一性能的测量，无法满足耦合效应的测试需要，急切需要一种能够准确可靠地实现不同电场和力场作用下材料力学性能、电学性能及其耦合效应测量与分析的测试系统和测试方法,以实现导电功能材料的力电耦合效应的测量与分析。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种导电功能材料力电耦合效应测试系统及其测试方法，通过电压强度、通电时间和加载速度等参数的精确控制，测量得到完整的载荷-位移曲线、整体体积电阻率和微区体积电阻率分布图，进一步计算得到不同力场和电场作用下材料的弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率、屈服强度、整体体积电阻率和微区体积电阻率分布等一系列力学和电学性能参数，实现导电功能材料力电耦合效应的测量与分析。

本发明的原理是：利用驱动电机、力传感器、位移传感器、夹持装置、传动轴、数字源表、四探针探头、直流电源和多值电阻器等设备，提供一种导电功能材料力电耦合效应测试系统和测试方法，通过精确控制电压强度、通电时间和加载速率等参数，测量得到完整的载荷-位移曲线、整体体积电阻率和微区体积电阻率分布图，计算得到不同电场和力场强度下材料的弹性模量、屈服强度、拉伸强度、断裂伸长率、整体体积电阻率和微区体积电阻率分布等力学和电学性能参数。通过手持式四探针探头测量试样不同位置的微区体积电阻率，能够实现微区体积电阻率分布图的可视化测量，结合多值电阻器作为补偿电阻，能够极大地扩展测试范围，从而获得试样材料的力学性能、电学性能与力场、电场之间耦合效应的变化规律。

本发明提供的技术方案是：

一种导电功能材料力电耦合效应测试系统，包括导电功能材料试样1、试样电极2、绝缘胶带3、电极上外接电线4、试样夹持装置(包括上端夹持装置5和下端夹持装置6)、位移传感器7、传动轴8、驱动电机9、力传感器10、手持式四探针探头11、数字源表B 13、数字源表A 14和直流电源15；

在导电功能材料试样1的两端加工制作成环状电极2；在试样两端的侧面电极2上外接电线4；在带有电极2和电线4的试样1两端缠绕绝缘胶带3；上端夹持装置5和下端夹持装置6分别将试样1上端和下端的电极2、绝缘胶带3和试样1一起夹住；下端夹持装置6固定，上端夹持装置5与传动轴8连接并保持同步运动；

驱动电机9带动传动轴8转动，进而通过上端夹持装置5的同步移动完成对试样的加载，通过驱动电机9的转速控制加载速率，通过加载时间控制上端夹持装置5的移动位移；力传感器10与传动轴8相连，用于实时记录传动轴8带动上端夹持装置5移动所需的载荷；位移传感器7固定在上端夹持装置5上，用于实时记录上端夹持装置5移动的位移；

电线4连接数字源表A 14和直流电源15，通过直流电源15给试样1两端电极2加载电压，使用数字源表A 14测量电路的电流；

手持式四探针探头11和数字源表B 13相连接；用手持式四探针探头11轻压试样1表面，使用数字源表B 13测量得到中间2、3两根探针间的电压和最外侧1、4两根探针间的电流；移动手持式四探针探头11，能够在试样1表面进行多次测量，得到在试样1表面不同位置点中间2、3两根探针间的电压和最外侧1、4两根探针间的电流。

利用上述导电功能材料力电耦合效应测试系统，通过精确控制电压强度、通电时间和加载速率等参数，可实现实时记录传动轴8带动上端夹持装置5移动所需的载荷和上端夹持装置5移动的位移；得到完整的载荷-位移曲线；在试样1表面不同位置点用手持式四探针探头11进行测量，得到手持式四探针探头11中间第二、第三两根探针间的电压和最外侧第一、第四两根探针间的电流；进一步得到不同位置的微区体积电阻率，能够实现微区体积电阻率分布图的可视化测量；再计算得到不同电场和力场强度下材料的弹性模量、屈服强度、拉伸强度、断裂伸长率、整体体积电阻率和微区体积电阻率分布等力学和电学性能参数，从而获得试样材料的力学性能、电学性能与力场、电场之间耦合效应的变化规律。

上述导电功能材料力电耦合效应测试系统中，进一步地，

手持式四探针探头11和数字源表B 13相连接的电路上还可连接一个或多个多值电阻器12，作为电路的补偿电阻，用于扩大体积电阻率的测量范围；体积电阻率的范围为10^-20-10²⁰Ω·cm；

导电功能材料试样1为等截面矩形导电功能材料试样；导电功能材料为导电高分子、压电陶瓷、聚合物基、陶瓷基或金属基复合材料等导电功能材料；优选地，试样长为0-300mm，宽为0-30mm，厚为0-10mm；

环状电极2可采用铜、银、金、铂、碳、石墨、铁、铝、锌、锰、钨及其合金中的一种制作成；

绝缘胶带3可为聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚酯、聚四氟乙烯、聚酰胺、橡胶、无纺布、丙烯酸或橡胶中的一种或多种；

夹持装置5～6与试样截面形状相对应，可以为平钳口、圆形钳口等试样截面形钳口。

本发明还提供一种导电功能材料力电耦合效应测试方法，利用驱动电机9、力传感器10、位移传感器7、夹持装置5～6、传动轴8、数字源表13～14、手持式四探针探头11、直流电源15等设备，通过对电压强度、通电时间和加载速度等参数进行精确控制，实现对导电功能材料试样的力电耦合效应的测量与分析，依次包括如下步骤：

1)围绕等截面矩形导电功能材料试样1两端加工制作环状电极2，在试样侧面电极上外接电线4；

2)在带有电极2和电线4的试样两端缠绕绝缘胶带3，胶带缠绕厚度小于试样厚度，保证测试过程中试样与夹持装置绝缘；在本发明实施例中，试样厚度为0-10mm，胶带缠绕厚度为0.01-3mm；

3)使用夹持装置5～6将电极2、绝缘胶带3和试样1一起夹住，根据材料的软硬度调节夹具松紧，以试样不滑移、不变形和电极不松动为标准；

4)夹持装置下端6固定，上端5与传动轴8连接并保持同步运动，驱动电机9带动传动轴8转动，进而通过夹持装置上端5的同步移动完成对试样1的加载，通过驱动电机9的转速控制加载速率，结合加载时间控制夹持装置上端的移动位移；在本发明实施例中，驱动电机的转速控制为0-100000rad/min，加载速率为0-1000mm/min；

5)在夹持装置对试样加载的同时，直流电源15给试样两端电极2加载电压U，精确控制通电时间；在本发明实施例中，加载电压U为0-36V，通电时间为0-24h；

6)力传感器10与传动轴8相连，实时记录传动轴带动夹持装置移动所需的载荷f；位移传感器7固定在夹持装置上端5，实时记录夹持装置上端5移动的位移；通过力传感器10和位移传感器7的实时监测，可以得到完整的载荷-位移曲线；在本发明实施例中，力传感器为压阻式、电阻应变片、半导体应变片、电感式、电容式、谐振式或加速度式中的一种；传动轴带动夹持装置移动所需的载荷f为0-100000N；位移传感器为电感式、电容式、光电式、超声波式、霍尔式中的一种；夹持装置上端移动的位移为0-2000mm；

7)根据载荷-位移曲线，计算弹性模量E、拉伸强度σ_b、屈服强度σ_s和断裂伸长率等力学性能参数；在本发明实施例中，弹性模量E为0-10TPa，拉伸强度σ_b为0-1TPa，屈服强度σ_s为0-1TPa，断裂伸长率为0-10000％；

8)使用数字源表A 14测量电路的电流I_A，根据I_A计算得到试样整体的体积电阻率ρ_IV；在本发明实施例中，电流I_A为0-50mA；

9)用手持式四探针探头11轻压试样表面，使用数字源表B 13测量中间两根探针2、3间的电压U_2-3和最外侧两根探针1、4间的电流I_1-4，计算得到试样微区的体积电阻率为ρ_FP；在本发明实施例中，电压U_2-3为0-36V，电流I_1-4为0-50mA；

10)移动手持式四探针探头11，在试样表面标记的不同位置处进行多次测量，计算得到试样微区的体积电阻率；将计算得到的试样微区的体积电阻率按照不同数值设置成不同的颜色，可以得到可视化的试样微区体积电阻率分布图，特别适合于各向异性和非均质材料的测量。其中，不同位置可采用矩阵点阵或特征点位置。

利用上述导电功能材料力电耦合效应测试方法，通过在不同应变和电压下，对材料弹性模量、拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率、整体体积电阻率、微区体积电阻率分布图等力学和电学性能的测量，可以分析得到材料力学性能、电学性能与力场、电场之间的相互关系和变化规律，即导电功能材料的力电耦合效应。

上述方法中，还可使用一个或多个多值电阻器12作为电路的补偿电阻，可以扩大体积电阻率的测量范围。在本发明实施例中，在手持式四探针探头11和数字源表B 13相连接的电路上连接一个多值电阻器12，补偿电阻为0-10²⁰Ω，扩大体积电阻率的测量范围为10^-20-10²⁰Ω·cm。

上述方法中，当通电时间保持为0时，可以得到不同力场作用下，导电功能材料试样电学性能的变化规律，即力场对材料电学性能的影响；当加载时间保持为0时，可以得到不同电场作用下，导电功能材料试样力学性能的变化规律，即电场对材料力学性能的影响。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的导电功能材料力电耦合测试系统及其测试方法，利用驱动电机、力传感器、位移传感器、夹持装置、传动轴、数字源表、四探针探头、直流电源和多值电阻器等设备，能够精确控制电压强度、通电时间和加载速率等参数，测量完整的载荷-位移曲线、整体体积电阻率和微区体积电阻率分布图，计算不同电场和力场强度下材料的弹性模量、屈服强度、拉伸强度、断裂伸长率、整体体积电阻率、微区体积电阻率分布等力学和电学性能参数。通过手持式四探针探头测量试样不同位置的微区体积电阻率，能够实现电阻率分布图的可视化测量，不仅适用于各向同性和均质材料，还适用于各向异性和非均质材料，同时结合多值电阻器作为补偿电阻极大地扩展了测试范围，准确可靠地实现各种导电功能材料力电耦合效应的测量与分析，特别适用于导电高分子、压电陶瓷、聚合物基、陶瓷基和金属基复合材料等导电功能材料。

附图说明

图1是本发明实施例提供的导电功能材料力电耦合效应测试系统的结构图；

其中，1—导电功能材料试样；2—电极；3—绝缘胶带；4—电线；5—上端夹持装置；6—下端夹持装置；7—位移传感器；8—传动轴；9—驱动电机；10—力传感器；11—手持式四探针探头；12—多值电阻器；13—数字源表B；14—数字源表A；15—直流电源。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

本发明提供一种导电功能材料力电耦合效应测试系统，图1是本发明实施例提供的导电功能材料力电耦合效应测试系统结构图，包括导电功能材料试样1、试样电极2、电极上外接电线4、绝缘胶带3、试样夹持装置(包括上端夹持装置5和下端夹持装置6)、位移传感器7、传动轴8、驱动电机9、力传感器10、手持式四探针探头11、多值电阻器12、数字源表B 13、数字源表A 14和直流电源15；

在导电功能材料试样1的两端加工制作成环状电极2；在试样两端的侧面电极2上外接电线4；在带有电极2和电线4的试样1两端缠绕绝缘胶带3；上端夹持装置5和下端夹持装置6分别将试样1上端和下端的电极2、绝缘胶带3和试样1一起夹住；下端夹持装置6固定，上端夹持装置5与传动轴8连接并保持同步运动；

驱动电机9带动传动轴8转动，进而通过上端夹持装置5的同步移动完成对试样的加载，通过驱动电机9的转速控制加载速率，通过加载时间控制上端夹持装置5的移动位移；力传感器10与传动轴8相连，用于实时记录传动轴8带动上端夹持装置5移动所需的载荷；位移传感器7固定在上端夹持装置5上，用于实时记录上端夹持装置5移动的位移；

电线4连接数字源表A 14和直流电源15，通过直流电源15给试样1两端电极2加载电压，使用数字源表A 14测量电路的电流；

手持式四探针探头11和数字源表B 13相连接；用手持式四探针探头11轻压试样1表面，使用数字源表B 13测量得到中间2、3两根探针间的电压和最外侧1、4两根探针间的电流；移动手持式四探针探头11，能够在试样1表面进行多次测量，得到在试样1表面不同位置点中间2、3两根探针间的电压和最外侧1、4两根探针间的电流。

本发明还提供一种导电功能材料力电耦合效应测试方法，通过电压强度、通电时间和加载速度等参数的精确控制，测量得到完整的载荷-位移曲线、整体体积电阻率和微区体积电阻率分布图，进一步计算得到不同力场和电场作用下材料的弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率、屈服强度、整体体积电阻率和微区体积电阻率等一系列力学和电学性能参数，实现导电功能材料力电耦合效应的测量与分析。

本发明实施例中，导电功能材料力电耦合效应测试方法包括如下步骤：

1)围绕等截面矩形导电功能材料试样(比如，导电高分子，长0-300mm，宽0-30mm，厚0-10mm)两端加工制作环状电极(铜、银、金、铂、碳、石墨、铁、铝、锌、锰、钨及其合金中的一种)，在试样侧面电极上外接电线(铜芯，0.01-2.5mm²)；

2)在带有电极和电线的试样两端缠绕绝缘胶带(聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚酯、聚四氟乙烯、聚酰胺、橡胶、无纺布、丙烯酸或橡胶中的一种或多种)，胶带缠绕厚度(0.01-3mm)小于试样厚度，保证测试过程中试样与夹持装置绝缘；

3)使用夹持装置(可以为平钳口、圆形钳口等试样截面形钳口；平钳口对应矩形截面试样、圆形钳口对应圆形截面试样、试样截面形钳口对应任意截面形状试样)将电极、绝缘胶带和试样一起夹住，根据材料的软硬度调节夹具松紧，以试样不滑移、不变形和电极不松动为标准；

4)夹持装置下端固定，上端与传动轴连接并保持同步运动，驱动电机带动传动轴转动，进而通过夹持装置上端的同步移动完成对试样的加载，通过驱动电机的转速(0-100000rad/min)控制加载速率(0-1000mm/min)，结合加载时间控制夹持装置上端的移动位移；

5)在夹持装置对试样加载的同时，直流电源给试样两端电极加载电压U(0-36V)，精确控制通电时间(0-24h)；

6)力传感器(压阻式、电阻应变片、半导体应变片、电感式、电容式、谐振式、加速度式)与传动轴相连，实时记录传动轴带动夹持装置移动所需的载荷f(0-100000N)；位移传感器(电感式、电容式、光电式、超声波式、霍尔式)固定在夹持装置上端，实时记录夹持装置上端移动的位移l(0-2000mm)；通过力传感器和位移传感器的实时监测，可以得到完整的载荷-位移曲线；

7)根据载荷-位移曲线，计算弹性模量E(0-10TPa)、拉伸强度σ_b(0-1TPa)、屈服强度σ_s(0-1TPa)和断裂伸长率(0-10000％)等力学性能参数：

弹性模量其中应力应变f为载荷-位移曲线线性阶段的载荷，l为相对应的位移，L为试样有效长度，w为试样宽度，h为试样厚度；

拉伸强度f_b为最大载荷；

屈服强度其中f_s为出现屈服现象(或发生0.2％应变)时的载荷；

其中L’为试样断裂后的长度；

8)使用数字源表A测量电路的电流I_A(0-50mA)，根据I_A计算得到试样整体的体积电阻率ρ_IV：

其中U为直流电源的电压；

9)用手持式四探针探头轻压试样表面，使用数字源表B测量中间两根探针2、3间的电压U_2-3(0-36V)和最外侧两根探针1、4间的电流I_1-4(0-50mA)，试样微区的体积电阻率为ρ_FP，通过下式计算得到：

其中S₁、S₂、S₃分别为探针1与2、，2与3、3与4之间的间距(0-10mm)；

10)移动手持式四探针探头，在试样表面标记的矩阵点阵或特征点位置处进行多次测量，将计算得到的微区体积电阻率按照不同数值设置成不同的颜色，可以得到可视化的电阻率分布图，特别适合于各向异性和非均质材料的测量。

试样的应变大小代表力场强度的强弱，直流电源电压的大小代表电场强度的强弱。利用上述导电功能材料力电耦合效应测试方法，通过不同应变和电压下，材料弹性模量、拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率、整体体积电阻率、微区体积电阻率分布图等力学和电学性能的测量，可以分析得到材料力学性能、电学性能与力场、电场之间的相互关系和变化规律，即导电功能材料的力电耦合效应。

上述方法中，还可使用一个或多个多值电阻器(0-10²⁰Ω)作为电路的补偿电阻，可以扩大体积电阻率(10^-20-10²⁰Ω·cm)的测量范围。

上述方法中，当通电时间保持为0时，可以得到不同力场作用下，导电功能材料试样电学性能的变化规律，即力场对材料电学性能的影响；当加载时间保持为0时，可以得到不同电场作用下，导电功能材料试样力学性能的变化规律，即电场对材料力学性能的影响。

需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种导电功能材料力电耦合效应测试系统，包括导电功能材料试样(1)、试样电极(2)、绝缘胶带(3)、电极上外接电线(4)、试样夹持装置包括上端夹持装置(5)和下端夹持装置(6)、位移传感器(7)、传动轴(8)、驱动电机(9)、力传感器(10)、手持式四探针探头(11)、数字源表B(13)、数字源表A(14)和直流电源(15)；其特征是，

在导电功能材料试样(1)的两端加工制作成环状电极(2)；在试样两端的侧面电极(2)上外接电线(4)；在带有电极(2)和电线(4)的试样(1)两端缠绕绝缘胶带(3)；上端夹持装置(5)和下端夹持装置(6)分别将试样(1)上端和下端的电极(2)、绝缘胶带(3)和试样(1)一起夹住；下端夹持装置(6)固定，上端夹持装置(5)与传动轴(8)连接并保持同步运动；

驱动电机(9)带动传动轴(8)转动，进而通过上端夹持装置(5)的同步移动完成对试样的加载，通过驱动电机(9)的转速控制加载速率，通过加载时间控制上端夹持装置(5)的移动位移；力传感器(10)与传动轴(8)相连，用于实时记录传动轴(8)带动上端夹持装置(5)移动所需的载荷；位移传感器(7)固定在上端夹持装置(5)上，用于实时记录上端夹持装置(5)移动的位移；

电线(4)连接数字源表A(14)和直流电源(15)，通过直流电源(15)给试样(1)两端电极(2)加载电压，使用数字源表A(14)测量电路的电流；

手持式四探针探头(11)和数字源表B(13)相连接；用手持式四探针探头(11)轻压试样(1)表面，使用数字源表B(13)测量得到中间第二、第三两根探针间的电压和最外侧第一、第四两根探针间的电流；移动手持式四探针探头(11)，能够在试样(1)表面进行多次测量，得到在试样(1)表面不同位置点中间第二、第三两根探针间的电压和最外侧第一、第四两根探针间的电流。

2.如权利要求1所述导电功能材料力电耦合效应测试系统，其特征是，所述手持式四探针探头(11)和数字源表B(13)相连接的电路上还可连接一个或多个多值电阻器(12)，作为电路的补偿电阻，用于扩大体积电阻率的测量范围。

3.如权利要求1所述导电功能材料力电耦合效应测试系统，其特征是，所述导电功能材料试样(1)为等截面矩形导电功能材料试样；所述导电功能材料为导电高分子、压电陶瓷、聚合物基、陶瓷基或金属基复合材料；所述等截面矩形导电功能材料试样长为0-300mm，宽为0-30mm，厚为0-10mm。

4.如权利要求1所述导电功能材料力电耦合效应测试系统，其特征是，所述环状电极(2)采用铜、银、金、铂、碳、石墨、铁、铝、锌、锰、钨及其合金中的一种制作而成。

5.如权利要求1所述导电功能材料力电耦合效应测试系统，其特征是，所述绝缘胶带(3)为聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚酯、聚四氟乙烯、聚酰胺、橡胶、无纺布、丙烯酸或橡胶中的一种或多种。

6.如权利要求1所述导电功能材料力电耦合效应测试系统，其特征是，所述试样夹持装置与试样截面形状相对应，包括平钳口夹持装置或圆形钳口夹持装置。

7.一种导电功能材料力电耦合效应测试方法，利用导电功能材料力电耦合效应测试系统，通过对电压强度、通电时间和加载速度等参数进行精确控制，实现对导电功能材料试样的力电耦合效应的测量与分析；所述测试系统包括驱动电机(9)、力传感器(10)、位移传感器(7)、夹持装置(5)～(6)、传动轴(8)、数字源表(13)～(14)、手持式四探针探头(11)和直流电源(15)；所述测试方法依次包括如下步骤：

1)围绕等截面矩形导电功能材料试样(1)两端加工制作环状电极(2)，在试样侧面电极上外接电线(4)；

2)在带有电极(2)和电线(4)的试样两端缠绕绝缘胶带(3)，胶带缠绕厚度小于试样厚度，保证测试过程中试样与夹持装置绝缘；

3)使用夹持装置(5)～(6)将电极(2)、绝缘胶带(3)和试样(1)一起夹住，根据材料的软硬度调节夹具松紧，以试样不滑移、不变形和电极不松动为标准；

4)夹持装置下端(6)固定，上端(5)与传动轴(8)连接并保持同步运动，驱动电机(9)带动传动轴(8)转动，进而通过夹持装置上端(5)的同步移动完成对试样(1)的加载，通过驱动电机(9)的转速控制加载速率，通过加载时间控制夹持装置上端的移动位移；

5)在夹持装置对试样加载的同时，直流电源(15)给试样两端电极(2)加载电压U，精确控制通电时间；

6)力传感器(10)与传动轴(8)相连，实时记录传动轴带动夹持装置移动所需的载荷f；位移传感器(7)固定在夹持装置上端(5)，实时记录夹持装置上端(5)移动的位移；通过力传感器(10)和位移传感器(7)的实时监测，得到完整的载荷-位移曲线；

7)根据载荷-位移曲线，计算得到弹性模量E、拉伸强度σ_b、屈服强度σ_s和断裂伸长率；

8)使用数字源表A(14)测量电路的电流I_A，根据I_A计算得到试样整体的体积电阻率ρ_IV；

9)用手持式四探针探头(11)轻压试样表面，使用数字源表B(13)测量中间第二、第三两根探针间的电压U_2-3和最外侧第一、第四两根探针间的电流I_1-4，计算得到试样微区的体积电阻率ρ_FP；

10)移动手持式四探针探头(11)，在试样表面标记的不同位置处进行多次测量，计算得到不同位置处试样微区的体积电阻率。

8.如权利要求7所述导电功能材料力电耦合效应测试方法，其特征是，步骤10)不同位置具体采用矩阵点阵或特征点位置；将计算得到的不同位置处试样微区的体积电阻率按照不同数值设置成不同的颜色，得到可视化的试样微区体积电阻率分布图。

9.如权利要求7所述导电功能材料力电耦合效应测试方法，其特征是，步骤2)所述等截面矩形导电功能材料试样厚度为0-10mm，胶带缠绕厚度为0.01-3mm；步骤4)所述驱动电机的转速控制为0-100000rad/min，加载速率为0-1000mm/min；步骤5)所述加载电压U为0-36V；步骤6)所述传动轴带动夹持装置移动所需的载荷f为0-100000N，所述上端夹持装置移动的位移为0-2000mm；步骤8)所述电流I_A为0-50mA；步骤9)所述电压U_2-3为0-36V，电流I_1-4为0-50mA。

10.如权利要求7所述导电功能材料力电耦合效应测试方法，其特征是，当步骤5)中通电时间为0-24h；当通电时间保持为0时，步骤6)～10)测量的是不同力场作用下导电功能材料试样的电学性能；当步骤4)中加载时间保持为0时，步骤6)～10)测量的是不同电场作用下，导电功能材料试样的力学性能；从而获得试样材料的力电耦合效应。