陶瓷纤维电阻率的测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及陶瓷纤维，具体是涉及一种陶瓷纤维电阻率的测试方法。
【背景技术】
[0002] 陶瓷纤维主要包括非氧化物陶瓷纤维和氧化物陶瓷纤维两大类，非氧化物陶瓷纤 维主要包括碳化硅纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维等，氧化物陶瓷纤维主要包括氧化铝纤 维、氧化锆纤维及钇铝石榴石纤维等。上述纤维除具有耐高温、低密度、高强度等共性特征 之外，还具有不同的功能，在航空航天及先进武器装备中有各自重要的应用。其中一项重要 的应用是将上述纤维作为介电材料，制备为高性能复合材料，应用在电磁功能器件中。通常 利用陶瓷纤维的电阻率来评价其介电性能，进而评价其电磁功能。因此，如何测定陶瓷纤维 电阻率是进行复合材料电磁性能优化设计与制备的重要前提。
[0003] 陶瓷纤维体积电阻率一般介于IO4?10 13Ω · cm。由于纤维直径细小（约为 10 y m)，单根纤维的电阻往往高于101° Ω，超出常规电阻仪量程。且高阻的测量常常受到静 电效应、空气湿度等环境因素影响，难以测量准确。因此，需针对陶瓷纤维的特殊形态和电 学性质，发展简易、有效的电阻率测试方法。
[0004] 国标GB/T3048. 2-2007中规定了电线电缆电性能试验方法，测试对象为直径为毫 米量级以上的金属电线材料。这一类材料电阻率极低，直径大，因而测试电阻值低，利用常 规的电学测试技术，结合规范操作即可准确测量，但不适用于电阻值较高的细直径陶瓷纤 维材料。目前，针对测试细直径纤维类材料电阻率的研宄主要集中于碳纤维。如日本工业 标准JIS-R7601-1680中描述了碳纤维体积电阻率的测定方法。采用四探针技术，可以有效 降低测试过程中接触电阻和引线对测试结果的影响，提高精度。
[0005] 李华昌（李华昌，碳纤维及其复合材料电阻率测试方法，宇航材料工艺，1996， 6)提及了测量碳纤维电阻率的方法，研宄了碳纤维及其复合材料在室温和中温（最高至 KKTC )下电阻率的测试方法和装置，并利用自行研制的电阻测定仪测定了几种碳纤维及 不同铺层的碳/环氧复合材料在室温和中温下的电阻率。
[0006] 中国航天工业总公司于1998年发布了 QJ3074-1998《碳纤维及其复合材料电阻率 测试方法》行业标准。标准中规定了航天产品用碳纤维及其复合材料电阻率的测试原理、测 试仪器、试样要求、测试程序和电阻率计算等。
[0007] 何凤梅（何凤梅等，碳纤维电阻率的评价表征，宇航材料工艺，2010,2)对 QJ3074-1998航天行业标准进行了补充，着重对碳纤维长度、试样状态和环境温度等参数对 电阻率测试的影响进行了描述，此外，通过对QJ3074-1998中测试原理和测试夹具进行改 进，实现了更高的测试精度和更宽的测试范围。
[0008] 然而，四探针法的测试原理决定了其主要用于低电阻率材料的测试。正如国标GB/ T3048. 2-2007中规定，当被测电阻小于10 Ω时，适宜采用四探针法。然而，对于电阻率普遍 高于ΚΓΩ的陶瓷纤维来说，接触电阻已经可以忽略。而更为重要的是，四探针法要求的电 路连接方式会在高电阻测试过程中产生不可忽略的误差。因此，上述碳纤维电阻率的测试 方法不适用于陶瓷纤维电阻率的测试。目前还未见关于测量陶瓷纤维电阻率方法的专利及 文献报道。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的旨在提供一种陶瓷纤维电阻率的测试方法。
[0010] 本发明包括以下步骤：
[0011] 1)利用双面胶，将至少10根陶瓷单纤维等间距、平行粘结于金属板样品台上，使 陶瓷单纤维在一定张力作用下拉直；
[0012] 2)在双面胶外侧，即陶瓷单纤维与金属板样品台结合处涂一层导电银胶，使陶瓷 单纤维、银胶与金属板样品台导通，此时，每根陶瓷单纤维在电路中处于并联连接状态；
[0013] 3)开始测试前，将测试环境湿度控制在40%以下；
[0014] 4)待银胶凝固之后，将被测样品连同金属板样品台一并放入金属屏蔽盒中；
[0015] 5)将金属屏蔽盒中的金属板样品台与静电计、数字源表串联连接；
[0016] 6)打开数字源表，用以输出电压，利用静电计测量微电流，读出流经各并联陶瓷单 纤维的总电流值；
[0017] 7)读出第一个电流值后，关闭数字源表的电压输出，打开金属屏蔽盒，拨断一根陶 瓷单纤维，而后关闭金属屏蔽盒，并重复步骤4)，直至测出最后一根陶瓷单纤维对应的电流 值；
[0018] 8)根据欧姆定律1=·^·，计算出每次电流值对应的电阻值R=Y ; R I
[0019] 9)利用超景深光学显微镜测试每根陶瓷单纤维的直径，并记录；
[0020] 10)将电阻率计算公式P =RS/L变换为P = 0. 00314XnXRXd2,并计算出η根 陶瓷单纤维的统计电阻率值，求出陶瓷纤维平均电阻率；其中η表示陶瓷单纤维的根数，R 表示陶瓷单纤维的电阻，d表示陶瓷单纤维的直径。
[0021] 在步骤1)中，所述陶瓷单纤维可采用碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维或氧 化锆纤维等细直径陶瓷纤维；所述金属板样品台可采用铜板样品台或铝板样品台等。
[0022] 本发明的有益效果如下：
[0023] 本发明采用数字源表提供电压源，采用静电计测量微电流，通过控制湿度，实现陶 瓷纤维高电阻的准确测量。其中，利用金属板样品台，一次平行粘结多根纤维进行测量，避 免了多次制样对单丝纤维的损伤，提高制样成功率；各纤维处于并联状态，测试时通过逐一 拨断纤维，可实现多组不同根数纤维电阻率的统计测量，提高测试效率；测试过程样品及样 品台被金属屏蔽盒所保护，避免了微电流测量时电磁场及静电效应的干扰，进一步提高测 试精度；本发明为准确、高效地测量陶瓷纤维高电阻率提供了简单可靠的测试方法。
【附图说明】
[0024] 图1为陶瓷纤维测试制样示意图。
[0025] 图2为电阻测试的电路连接示意图。
[0026] 图3为多组不同根数电阻率测试的操作示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面实施例将结合附图对本发明做进一步说明。实施例仅对
【发明内容】
做进一步说 明，不作为对
【发明内容】
的限制。