陶瓷纖維電阻率的測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及陶瓷纖維，具體是涉及一種陶瓷纖維電阻率的測試方法。
【背景技術】
[0002] 陶瓷纖維主要包括非氧化物陶瓷纖維和氧化物陶瓷纖維兩大類，非氧化物陶瓷纖 維主要包括碳化硅纖維、氮化硅纖維、氮化硼纖維等，氧化物陶瓷纖維主要包括氧化鋁纖 維、氧化鋯纖維及釔鋁石榴石纖維等。上述纖維除具有耐高溫、低密度、高強度等共性特征 之外，還具有不同的功能，在航空航天及先進武器裝備中有各自重要的應用。其中一項重要 的應用是將上述纖維作為介電材料，制備為高性能復合材料，應用在電磁功能器件中。通常 利用陶瓷纖維的電阻率來評價其介電性能，進而評價其電磁功能。因此，如何測定陶瓷纖維 電阻率是進行復合材料電磁性能優化設計與制備的重要前提。
[0003] 陶瓷纖維體積電阻率一般介于IO4?10 13Ω · cm。由于纖維直徑細小（約為 10 y m)，單根纖維的電阻往往高于101° Ω，超出常規電阻儀量程。且高阻的測量常常受到靜 電效應、空氣濕度等環境因素影響，難以測量準確。因此，需針對陶瓷纖維的特殊形態和電 學性質，發展簡易、有效的電阻率測試方法。
[0004] 國標GB/T3048. 2-2007中規定了電線電纜電性能試驗方法，測試對象為直徑為毫 米量級以上的金屬電線材料。這一類材料電阻率極低，直徑大，因而測試電阻值低，利用常 規的電學測試技術，結合規范操作即可準確測量，但不適用于電阻值較高的細直徑陶瓷纖 維材料。目前，針對測試細直徑纖維類材料電阻率的研宄主要集中于碳纖維。如日本工業 標準JIS-R7601-1680中描述了碳纖維體積電阻率的測定方法。采用四探針技術，可以有效 降低測試過程中接觸電阻和引線對測試結果的影響，提高精度。
[0005] 李華昌（李華昌，碳纖維及其復合材料電阻率測試方法，宇航材料工藝，1996， 6)提及了測量碳纖維電阻率的方法，研宄了碳纖維及其復合材料在室溫和中溫（最高至 KKTC )下電阻率的測試方法和裝置，并利用自行研制的電阻測定儀測定了幾種碳纖維及 不同鋪層的碳/環氧復合材料在室溫和中溫下的電阻率。
[0006] 中國航天工業總公司于1998年發布了 QJ3074-1998《碳纖維及其復合材料電阻率 測試方法》行業標準。標準中規定了航天產品用碳纖維及其復合材料電阻率的測試原理、測 試儀器、試樣要求、測試程序和電阻率計算等。
[0007] 何鳳梅（何鳳梅等，碳纖維電阻率的評價表征，宇航材料工藝，2010,2)對 QJ3074-1998航天行業標準進行了補充，著重對碳纖維長度、試樣狀態和環境溫度等參數對 電阻率測試的影響進行了描述，此外，通過對QJ3074-1998中測試原理和測試夾具進行改 進，實現了更高的測試精度和更寬的測試范圍。
[0008] 然而，四探針法的測試原理決定了其主要用于低電阻率材料的測試。正如國標GB/ T3048. 2-2007中規定，當被測電阻小于10 Ω時，適宜采用四探針法。然而，對于電阻率普遍 高于ΚΓΩ的陶瓷纖維來說，接觸電阻已經可以忽略。而更為重要的是，四探針法要求的電 路連接方式會在高電阻測試過程中產生不可忽略的誤差。因此，上述碳纖維電阻率的測試 方法不適用于陶瓷纖維電阻率的測試。目前還未見關于測量陶瓷纖維電阻率方法的專利及 文獻報道。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的旨在提供一種陶瓷纖維電阻率的測試方法。
[0010] 本發明包括以下步驟：
[0011] 1)利用雙面膠，將至少10根陶瓷單纖維等間距、平行粘結于金屬板樣品臺上，使 陶瓷單纖維在一定張力作用下拉直；
[0012] 2)在雙面膠外側，即陶瓷單纖維與金屬板樣品臺結合處涂一層導電銀膠，使陶瓷 單纖維、銀膠與金屬板樣品臺導通，此時，每根陶瓷單纖維在電路中處于并聯連接狀態；
[0013] 3)開始測試前，將測試環境濕度控制在40%以下；
[0014] 4)待銀膠凝固之后，將被測樣品連同金屬板樣品臺一并放入金屬屏蔽盒中；
[0015] 5)將金屬屏蔽盒中的金屬板樣品臺與靜電計、數字源表串聯連接；
[0016] 6)打開數字源表，用以輸出電壓，利用靜電計測量微電流，讀出流經各并聯陶瓷單 纖維的總電流值；
[0017] 7)讀出第一個電流值后，關閉數字源表的電壓輸出，打開金屬屏蔽盒，撥斷一根陶 瓷單纖維，而后關閉金屬屏蔽盒，并重復步驟4)，直至測出最后一根陶瓷單纖維對應的電流 值；
[0018] 8)根據歐姆定律1=·^·，計算出每次電流值對應的電阻值R=Y ; R I
[0019] 9)利用超景深光學顯微鏡測試每根陶瓷單纖維的直徑，并記錄；
[0020] 10)將電阻率計算公式P =RS/L變換為P = 0. 00314XnXRXd2,并計算出η根 陶瓷單纖維的統計電阻率值，求出陶瓷纖維平均電阻率；其中η表示陶瓷單纖維的根數，R 表示陶瓷單纖維的電阻，d表示陶瓷單纖維的直徑。
[0021] 在步驟1)中，所述陶瓷單纖維可采用碳化硅纖維、氮化硅纖維、氧化鋁纖維或氧 化鋯纖維等細直徑陶瓷纖維；所述金屬板樣品臺可采用銅板樣品臺或鋁板樣品臺等。
[0022] 本發明的有益效果如下：
[0023] 本發明采用數字源表提供電壓源，采用靜電計測量微電流，通過控制濕度，實現陶 瓷纖維高電阻的準確測量。其中，利用金屬板樣品臺，一次平行粘結多根纖維進行測量，避 免了多次制樣對單絲纖維的損傷，提高制樣成功率；各纖維處于并聯狀態，測試時通過逐一 撥斷纖維，可實現多組不同根數纖維電阻率的統計測量，提高測試效率；測試過程樣品及樣 品臺被金屬屏蔽盒所保護，避免了微電流測量時電磁場及靜電效應的干擾，進一步提高測 試精度；本發明為準確、高效地測量陶瓷纖維高電阻率提供了簡單可靠的測試方法。
【附圖說明】
[0024] 圖1為陶瓷纖維測試制樣示意圖。
[0025] 圖2為電阻測試的電路連接示意圖。
[0026] 圖3為多組不同根數電阻率測試的操作示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面實施例將結合附圖對本發明做進一步說明。實施例僅對
【發明內容】
做進一步說 明，不作為對
【發明內容】
的限制。