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掌握高分子材料體積電阻率和表面電阻率測定的測定方法
體積電阻率和表面電阻率解決方案
1.實驗?zāi)康?/span>
① 了解測定高分子材料體積電阻率和表面電阻率測定的基本原理
② 掌握高分子材料體積電阻率和表面電阻率測定的測定方法
2.實驗原理
該方法是對試樣施加直流電壓，采用高阻計或檢流計測定試樣體積電流方向的直流電場強度和該處電流密度。直流電場強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強度與單位長度的表面?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)的測試。
對有些絕緣材料如橡膠以及橡膠制品，薄膜等的上述性能實驗，可按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
3.實驗試樣
本次實驗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，無氣泡和機械雜質(zhì)等。
4.實驗設(shè)備
電阻儀ZST-121型 北京中航時代儀器
游標(biāo)卡尺 1條
三電極裝置(由材料形狀選擇板狀電極)
5.實驗方法
用高阻計法，將充分放電后的試樣，接入儀器測量端調(diào)節(jié)儀器，按說明操作。
6.實驗數(shù)據(jù)
序號 | Rs(×109. MΩ) | Rv(×109. MΩ) | |||
1 | 9 | 8.5 | |||
2 | 7.9 | 8 | |||
3 | 7.6 | 7.2 | |||
序號 | Ρv(Ω·cm) | Ρs(Ω·cm) | |||
1 | 521.42 | 1.45×103 | |||
2 | 500.13 | 1.27×103 | |||
3 | 455.92 | 1.22×103 | |||
7.思考題
1.試樣表面的光潔度對測量結(jié)果有無影響？為什么？
答：有，因為如果材料表面不光潔的話，兩個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強，實驗測得的數(shù)據(jù)會有很大的誤差。
2.測試環(huán)境溫度對測定結(jié)果有無影響？為什么？
答：非極性有機電介質(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,由于熱運動給予的能量使之離解,但同時已離解的正負(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, 達(dá)到動平衡狀態(tài), 但當(dāng)溫度繼續(xù)升高時,分子的離解遠(yuǎn)大于復(fù)合,離子運動加速,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，因為在這些高聚物中，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，電導(dǎo)率下降100-1000倍。但是對于電子電導(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為電子提供分子間的通道而增加。