CN105974199A - 固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置 - Google Patents

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姚明水
徐刚
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Abstract

本发明公开了一种固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置，属于物理测试技术领域。本发明公开的测试装置，通过将固体粉末置于长度和直径可调节的测试管内，测试管两端与电极连接，可以实现直接测试固体粉末的直流电阻与交流阻抗，无需将粉末制成薄膜或者压片，并且能够在所需的各种气氛下测试，对于分析电极过程动力学、双电层和扩散等，研究电极材料、固体电解质、导电高分子以及腐蚀防护等机理有重要作用。

Description

固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置
技术领域
本发明属于物理测试技术领域，涉及直流电阻与交流阻抗测试装置，尤其涉及固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置。
背景技术
直流电阻就是元件通上直流电，所呈现出的电阻，即元件固有的、静态的电阻。比如线圈，通直流电和交流电，它呈现的电阻是不一样的，通交流电，线圈除了直流电阻外，还有电抗作用，它反映的是电阻和电抗的合作用，叫阻抗。电化学阻抗谱(Electrochemical ImpedanceSpectroscopy，简称EIS)是通过给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流信号，测量交流信号电压与电流的比值(此比值即为系统的阻抗)随正弦波频率ω的变化，或者是阻抗的相位角Φ随ω的变化。进而分析电极过程动力学、双电层和扩散等，研究电极材料、固体电解质、导电高分子以及腐蚀防护等机理。
除单晶与预制薄/厚膜可用于直接测试外，粉末样品通常需要制成薄/厚膜或经模具压片成型后才能进行直流电阻与交流阻抗分析。然而，薄/厚膜样品较难做到厚度均匀一致，不适用与导电率等指标的计算，同时，对于不适合压片且需要无添加剂的粉末样品，以及需要进一步气氛测试的场合(如湿度)，目前尚无普适性的测试装置。因此，设计一种通用的可以伸缩的用于固体粉末直流电阻与交流阻抗分析的多孔管式装置，是必然需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需将粉末样品制膜或者压片、可以直接测量固体粉末的直流电阻和交流阻抗的测试装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现。固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置，包括固体粉末承载容器，位于承载容器两侧的电极接头，所述电极接头外侧与测试仪表形成通路，所述电极接头内侧引出导电电极，所述导电电极进入所述固体粉末承载容器内，以便与固体粉末直接接触。固体粉末通过导电电极与电极接头形成通路，进而通过电极接头与测试仪表形成通路，从而可以通过测试仪表直接测量固体粉末的直流电阻或者交流阻抗。
进一步地，所述固体粉末承载容器具有能够使气体通过的孔隙。该设计可以使粉末置于所需的气氛之中，例如不同湿度的空气、氢气气氛等。
进一步地，所述固体粉末承载容器为多孔测试管。
进一步地，所述电极接头一端位置固定，另一端位置可以相对固定端平行移动。通过该设计可以根据测试需要更换不同大小(例如长度、直径等)的固体粉末承载容器，使电极接头之间的距离与固体粉末承载容器大小相适应。
进一步地，所述电极接头固定在平板上，两个固定电极接头的平板之间通过拉杆螺丝连接，一个固定电极接头的平板位置固定，另一个平板可以相对固定平板沿拉杆螺丝平行移动。通过该设计可以使测试装置牢固，并且可以保护固体粉末承载容器不易损坏。
进一步地，所述电极接头与固体粉末承载容器通过弹性件连接。通过该设计，可以使电极接头自由伸缩，精细调节两个电极接头之间的距离。
进一步地，所述弹性件为弹簧。
进一步地，所述平板与电极接头相对那一侧安装有绝缘辅助固定件，辅助固定件与固体粉末承载容器通过弹性件连接。通过该设计，可以使电极接头与导电电极之间的连接更牢固。
进一步地，所述绝缘辅助固定件的材质为聚四氟乙烯。
进一步地，所述测试装置外部设有恒温恒湿系统。通过该设计，可以测定固体粉末在特定温度、湿度下的直流电阻和交流阻抗。
本发明提供的固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置，具有以下优点：使用范围广泛，对于任何粉体都能进行直流电阻和交流阻抗测试；粉末用量可通过测试管直径与长度进行调节；固体粉末可以在设定的气氛、温度、湿度等条件下测定直流电阻和交流阻抗；电极接头的位置可以精细调节；装置牢固，固体粉末承载容器可以得到有效保护、不易损坏。
附图说明
图1是本发明的固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置结构示意图。
图2是本发明的固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置固定板左视图。
附图标记：1-固定板，2-拉杆螺丝，3-电极接头，4-辅助固定件，5-弹簧，6-导电电极，7-多孔测试管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置，包括多孔测试管7，位于多孔测试管7两侧的电极接头3，所述电极接头3外侧与测试仪表形成通路，所述电极接头3内侧引出导电电极6，所述导电电极6进入多孔测试管7内并与固体粉末直接接触。固体粉末通过导电电极6与电极接头3形成通路，进而通过电极接头3与测试仪表形成通路，从而可以通过测试仪表直接测量固体粉末的直流电阻或者交流阻抗。多孔测试管7具有能够使气体通过的孔隙，可以使粉末置于所需的气氛之中，例如不同湿度的空气、氢气气氛等。所述电极接头3固定在固定板1上，两个固定板1之间通过拉杆螺丝2连接，一个固定板1位置固定，另一个可以沿拉杆螺丝2平行移动。这样可以使测试装置牢固，并且可以保护固体粉末承载容器不易损坏。固定板1与电极接头3相对那一侧安装有聚四氟乙烯辅助固定件4，可以使电极接头与导电电极之间的连接更牢固。所述电极接头3与多孔测试管7通过弹簧5连接，可以使电极接头3自由伸缩，精细调节两个电极接头3之间的距离。整个测试装置外部设有恒温恒湿系统，可以测定固体粉末在特定温度、湿度下的直流电阻和交流阻抗。
通过本发明的固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置，测试各种固体粉末直流电阻与交流阻抗的应用举例如下。
实施例1
称取0.1g铜配位四羧基苯基卟啉(Cu-TCPP)粉末，研磨后过100目筛，取100目及以下粉末装入多孔测试管中。将铜导电电极引入多孔测试管中与粉末接触，并通过拉紧四根拉杆螺丝，在辅助固定件和弹簧辅助下，实现电极与粉末的紧密接触。然后将该装置放入恒温恒湿箱中，两端BNC接头与数字源表或阻抗测试仪相连，通过恒温恒湿箱控制不同的湿度(0-100％RH)和温度(-40-200℃)，实现样品电阻或阻抗随温度湿度变化的测试。
实施例2
称取0.1g Pd@HKUST-1核壳材料粉末(HKUST-1为铜离子与均苯三甲酸配位所得金属有机框架材料)，研磨后过100目筛，取100目及以下粉末装入多孔测试管中。将铜导电电极引入多孔测试管中与粉末接触，并通过拉紧四根拉杆螺丝，在辅助固定件和弹簧辅助下，实现电极与粉末的紧密接触。然后将该装置放入气氛控制装置中，两端BNC接头与数字源表或阻抗测试仪相连，通过气氛控制装置控制不同的气氛(不同配比的气体，如分散有5％H2的氮气)，实现样品电阻或阻抗随气氛变化的测试。
实施例3
称取0.1g多金属氧酸盐粉末，研磨后过100目筛，取100目及以下粉末装入多孔测试管中。将铜导电电极引入多孔测试管中与粉末接触，并通过拉紧四根拉杆螺丝，在辅助固定件和弹簧辅助下，实现电极与粉末的紧密接触。然后将该装置放入恒温恒湿箱中，两端BNC接头与数字源表或阻抗测试仪相连，通过恒温恒湿箱控制不同的湿度(0-100％RH)和温度(-40-200℃)，实现样品电阻或阻抗随温度湿度变化的测试。
实施例4
称取0.1g磷酸掺杂聚苯并咪唑粉末，研磨后过100目筛，取100目及以下粉末装入多孔测试管中。将铜导电电极引入多孔测试管中与粉末接触，并通过拉紧四根拉杆螺丝，在辅助固定件和弹簧辅助下，实现电极与粉末的紧密接触。然后将该装置放入气氛控制装置中，两端BNC接头与数字源表或阻抗测试仪相连，通过气氛控制装置控制不同的气氛(不同配比的气体，如分散有5％SO2的氮气)，实现样品电阻或阻抗随气氛变化的测试，并通过数据监测其腐蚀防护过程，用于该材料的腐蚀防护机理研究。
实施例5
称取0.1g氧化石墨烯粉末，研磨后过100目筛，取100目及以下粉末装入多孔测试管中。将铜导电电极引入多孔测试管中与粉末接触，并通过拉紧四根拉杆螺丝，在辅助固定件和弹簧辅助下，实现电极与粉末的紧密接触。然后将该装置放入气氛控制装置中，两端BNC接头与数字源表或阻抗测试仪相连，然后将该装置放入恒温恒湿箱中，两端BNC接头与数字源表或阻抗测试仪相连，通过恒温恒湿箱控制不同的湿度(0-100％RH)和温度(-40-200℃)，实现样品电阻或阻抗随温度湿度变化的测试。

Claims (10)

1.固体粉末直流电阻与交流阻抗测试装置，其特征在于，包括固体粉末承载容器、位于固体粉末承载容器两侧的电极接头，所述电极接头外侧与测试仪表形成通路，所述电极接头内侧引出导电电极，所述导电电极进入所述固体粉末承载容器内。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述固体粉末承载容器具有能够使气体通过的孔隙。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述固体粉末承载容器为多孔测试管。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述电极接头一端位置固定，另一端位置可以相对固定端平行移动。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述电极接头固定在平板上，两个固定电极接头的平板之间通过拉杆螺丝连接，一个固定电极接头的平板位置固定，另一个平板可以相对固定平板沿拉杆螺丝平行移动。
6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述电极接头与固体粉末承载容器通过弹性件连接。
7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
8.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述平板与电极接头相对那一侧安装有绝缘辅助固定件，辅助固定件与固体粉末承载容器通过弹性件连接。
9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述绝缘辅助固定件的材质为聚四氟乙烯。
10.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置外部设有恒温恒湿系统。
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