纳米技术纳米材料电阻率的接触式测量方法通则

纳米技术纳米材料电阻率的接触式测量方法通则

国家标准 GB/T40007一2021 纳米技术纳米材料电阻率的 接触式测量方法通则 Nanotechnology一Contaetingmethodsformeasuringthe resistivityofnanomaterials一Generalrules 2021-05-21发布 2021-12-01实施 国家市场监督管里总局 发布 国家标涯花管委员会国家标准
GB/T40007一202 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 原理 4.1静态四探针法(A法) 4.2动态四探针法(B法 4.3动态四线两电极法(C法 仪器设备 5.1通用设备 5.2 专用设备 测量条件 试样制备 薄膜 7.1 浆料 7.2 7.3粉体 7.4膜片尺寸测定 试样测量 8.1方法选择 8.2A法 8.3B法 8.4C法 影响因素 9.1含水量对电导率测定方法的影响 9.2施加压强对电导率测定方法的影响 9.3湿度对电导率测定方法的影响 10 测量报告 附录A资料性附录A法测量示例 附录B(资料性附录B法测量示例 13 16 附录C资料性附录C法测量示例 参考文献 19
GB/T40007一2021 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由科学院提出 本标准由全国纳米技术标准化委员会纳米材料分技术委员会(SAC/TC279/sC1)归口 本标准起草单位:科学院山西煤炭化学研究所、冶金工业信息标准研究院、江苏省特种设备安 全监督检验研究院[国家石墨烯产品质量监督检验中心(江苏]、科学院物理研究所、国家纳米科学 中心、计量科学研究院、苏州晶格电子有限公司、厦门大学、宁波大学、山西美锦能源股份有限公司、 宁德时代新能源科技股份有限公司、嘉庚创新实验室 本标准主要起草人:陈成猛、李晓明黄显虹、奕燕、葛广路、孔庆强、任玲玲、刘峥、丁海龙、阮殿波、 孙国华、苏方远、朱庆华、周涵韬、魏奕民、王勤生、曹凌云、杜兆丽、李倩
GB/T40007一2021 纳米技术纳米材料电阻率的 接触式测量方法通则 范围 本标准规定了纳米材料电阻率的接触式测量方法,包括测量原理、仪器设备、测量条件,测量步骤、 影响因素等 本标准中静态四探针法(A法)适用于纳米薄膜、纳米浆料和纳米粉体的电阻率测量;动态四探针 法(B法)、动态四线两电极法(C法)适用于纳米粉体电阻率的测量 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是迷日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T32269纳米科技纳米物体的术语和定义纳米颗粒、纳米纤维和纳米片 术语和定义 GB/T32269界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 纳米材料nanomaterial 任一外部维度、内部或表面结构处于纳米尺度的材料 [GB/T30544.12014,定义2.4们 3.2 电阻率resistivity 材料内部的电流电场强度和稳态电流密度之比,即单位体积内的体积电阻 3.3 rprhemethodl 静态四探针法staticfour 纳米粉体材料预压成型,用四探针电阻率测量仪测量成型试样过程中,由于无持续施压,待测成型 试样的压实密度保持静止不变,测量该压实密度下的电阻率的方法 3.4 prohemethoal 动态四探针法dlynamiefour 纳米粉体材料不需预压成型,用四探针电阻率测量仪测量过程中,由于持续加压,待测样的压实密 度不断变化,测量待测样在不同压实密度下的电阻率的方法
GB/T40007一202 原理 4.1静态四探针法(A法》 测量原理见图1m 排列成一直线的四探针垂直压在半无穷大的试样平坦表面上 外侧探针1、探 针4间通电流I,内侧探针2、探针3间形成电压U回路 当试样厚度h>4时,四探针附近试样的电 阻率p按照公式(1)计算,试样厚度h<4时,四探针附近试样的电阻率p按照公式(2)计算 p=2rl U p=2Tl F 式中 四探针附近试样的电阻率,单位为欧姆厘米(Q cm; -探针系数,单位为厘米(cm); 内侧两根电极所测的直流电压值,单位为伏特(V); 外侧两根电极所施加直流电流值,单位为安培(A); -修正系数,根据试样厚度h、直径D和探针系数/,从仪器的修正系数表查询 恒流源 电压表 图1静态四探针法测量原理示意图 4.2动态四探针法(B法 测量原理见图2 将纳米粉体材料填装绝缘试样简中,试样一端面与排列成一直线的四探针紧密 接触,对试样筒内的试样逐步施力,使纳米粉体材料逐渐被压紧,测量试样在不同压实密度下的电阻率 p,单个压实密度状态下电阻率的测量原理和4.1中静态四探针法的测量原理一致,计算同式(1)或 式(2) 测量不同压实密度d下电阻率p,直至纳米粉体材料被压实,电阻率趋于稳定,得到dp关系曲 线图,见图3
GB/T40007一2021 恒流源 电压表 施压 图2动态四探针法测量原理示意图 d(g/cm 图3d-p关系曲线 4.3动态四线两电极法(C法 测量原理见图4 将纳米粉体材料装人绝缘试样简中，上、下标准电极与待测样紧密接触，且上、下 标准电极连接加压装置,在一定的压力下,通过标准电极给试样两端通电流1,电压表测量上、下标准电 极之间的电压U,根据欧姆定律,试样的电阻率按公式(3)计算 逐浙增加施压压力,测量不同压实密度 d下的电阻率o,直至纳米粉体材料被压实,电阻率趋于稳定,得到d-p关系曲线图,同图3 - x 是 ×10- #*#* 式中: -试样的电阻率,单位为欧姆厘米(Q ，cm; 上、下标准电极间的电压,单位为伏特(V) 上,下标准电极间的直流电流值,单位为安塔(A 材料横截面积,单位为平方毫米(mm'). 试样筒中试样的厚度,单位为毫米(mm).
GB/T40007一202 施乐 上标准电极 下标准电极 施太 图4动态四线两电极法电阻率测量原理 5 仪器设备 5.1通用设备 通用设备主要包括恒流电源、数字电压表、干燥箱电子天平、厚度计或千分表 5.2专用设备 5.2.1A法仪器设备 压片机;最大压强至少15MPa,模具容腔直径D>10(该模具可将粉体试样压成厚度h< 5.2.1.1 的薄圆片，1为探针间距)或D>11(该模具可将粉体试样压成厚度h>4的棒材或厚度h<4的薄圆 片，为探针间距) 5.2.1.2涂膜机或抽滤装置 5.2.1.3四探针装置 5.2.2B法仪器设备 加压装置;加压柱接触试样端为绝缘材料 5.2.2.1 5.2.2.2试样简;内衬为绝缘材料,容腔直径D>10(该模具可将粉体试样于压制成厚度h<4的薄圆 片)或D>11(该模具可将粉体试样压成厚度h>4的棒材或厚度h<4的薄圆片. 5.2.2.3四探针装置;四探针除针尖外,其余部分预包埋在下(或上)加压柱绝缘材料里,针尖与加压柱 处于同一平面,探针间的绝缘电阻(包括针与外壳)大于10Mn 见图5
GB/T40007一2021 14 说明 -加压装置; 试样; -厚度游标卡尺; 13 恒电流回路 上加压板; 下柱; 10 -试样筒绝缘内壁; 14 电压测量回路 上加压柱; 压力传感器 厚度测量仪 1l一 试样筒 8 底座 -四探针 图5动态四探针电阻率测量仪装置示意图 5.2.3c法仪器设备 5.2.3.1恒压力加载装置,加压柱接触试样端为圆形平板装的标准电极，上、下标准电极与试样筒具有 较好配合度,电极表面平整,可紧密接触试样表面;内衬为绝缘材料的试样筒 如图6所示 10 BB88 电源 12 [B888 电流 5迎 调整微调 说明: -加压装置; -试样筒内衬; -压力传感器 10 -试样筒; 厚度测量仪 -压力显示器 电压表; 下标准电极; 12 上标准电极; 升降导向柱; -试样; 恒流电源 图6动态四线两电极电阻率仪装置示意图
GB/T40007一2021 6 测量条件 6.1测量环境条件;温度为2030,测量时温度波动士1C,相对湿度小于或等于65% 6.2为消除邻近高频发生器在测量电路中可能引人寄生电流,建议电阻率测量在电磁屏蔽条件下 进行 6.3在其他环境条件下进行测量时,应在测量报告中注明 试样制备 7.1薄膜 将纳米薄膜干燥至恒重,然后置于干燥器中冷却至室温备用 把预处理得到的薄膜制成直径D> 10的等径薄圆片至少3片,或试样边缘到任一探针的最近距离>10/的片材至少3片,确保片材表面 均匀平整 7.2浆料 将纳米材料浆制成薄膜,除去溶剂，干燥后膜层厚度h宜为25m,也可根据实际应用做调整,但应 满足厚度h<4l 把预处理得到的薄膜制成直径D>10的等径圆片至少3片,或试样边缘到任一探针 的最近距离>10的片材至少3片,确保片材表面均匀平整 7.3粉体 7.3.1将纳米粉体干燥至恒重备用 7.3.2将一定质量(m)的纳米粉体材料置于压片机内,在一定的压强()下压成厚度h<4的均匀平 整的薄圆片,或压成厚度h>4且试样边缘到任一探针的最近距离>4的棒材,然后将压好的试样干 燥至恒重备用 该步骤适用于A法 7.4膜片尺寸测定 测得7.1、7.2和7.3.2中薄圆片或涂层的厚度为h,直径为D 试样测量 8.1方法选择 预处理后的试样根据表1选择合适的方法进行测量 表1薄膜、浆料、粉体电阻率测定的测量方法选择 测量方法 薄膜 浆料 粉体 A法 可选用 可选用 可选用 B法 不可用 不可用 可选用 C法 不可用 不可用 可选用
GB/T40007一2021 8.2A法 8.2.1A法测量 8.2.1.1四探针电阻率测量仪至少预热30min. 8.2.1.2待测样的厚度h<4时,选择薄圆片测量模式;待测样的厚度h>4时,选择棒材(或厚片)测 量模式 8.2.1.3将探针下降到试样表面,使四探针针尖端阵列的中心落在试样中心,并与试样表面紧密接触 8.2.1.4按表2选取合适电流量程,测量电阻率p,记录测量数据 表2四探针法测量不同电阻率试样电流量程选择表 序号 电阻率/Qcm 电流量程/ mA 0.01 S100 0,011 10 ！ l30 30100 <0.1 1003000 1×10 >3000 3×10- 8.2.1.5将试样平面分别旋转30“~90",重复8.2.1.3,8.2.1.4的测量步骤,至少测3个点的数据,取平 均值为该圆片的测定结果 一个试样,至少测定三个薄圆片,试样的电阻率最终结果为这三个薄圆片的平均竹. 8.2.1.6 8.2.1.7测量示例参见附录A 8.2.2A法计算 8.2.2.1试样的压实状态以压实密度d表示,按照公式(4)计算 一×1 0 s×h 式中: 压实密度,单位为克每立方厘米(g/cm' 试样的质量,单位为克(g); n 试样简的横截面积,单位为平方毫米(mm'); 试样的厚度,单位为毫米(G mm 8.2.2.2当试样的厚度h>4/,且试样边缘到任一探针的最近距离>4时,试样在该压实密度d下的电 阻率p按公式(1)计算 试样的厚度h<4时,试样在该压实密度d下的电阻率p按公式(2)计算 8.3B法 8.3.1B法测量 8.3.1.1 动态四探针电阻率测量仪至少预热30" min 8.3.1.2称取一定质量(m)预处理好的试样置于动态四探针电阻率测量仪的试样筒内,使试样在筒内 分布均匀平坦
GB/T40007一202 8.3.1.3放人加压柱,对试样开始施压,从起始压力开始每隔一定压力(或压强),测量试样的厚度h和 电阻率p,直至电阻率p趋于稳定 加压过程中,当试样厚度h>4/,用棒材模式,当试样被压到厚度 h<4/,用薄圆片模式 8.3.1.4一个试样,至少平行测定两次 8.3.1.5测量示例参见附录B. 8.3.2B法计算 8.3.2.1试样在某一压力下的压实密度d按照公式(4)计算 8.3.2.2施压过程中,在单个压力下,试样的电阻率p按公式(l)或公式(2)进行计算,该值一般四探针 电阻率测量仪都可以自动给出 8.3.2.3作待测样的d-p关系曲线图,见图3 8.4C法 8.4.1C法测量 8.4.1.1动态四线两电极电阻率仪至少预热30nmin 8.4.1.2称取一定量预处理好的试样置于动态四线两电极电阻率仪的试样筒内,使试样在筒内分布均 匀平坦 8.4.1.3放人上标准电极,对试样进行施压,从起始压力开始每隔一定压力(或压强),按表3选取合适 的电流,测量试样的厚度和电阻率p,直至电阻率趋于稳定 表3不同电阻率试样电流选择表 电流 电阻率/Qcm 100mA 10-了10 10 10mA 10- 2200 1mA 10200 200~2000 100MA 10002×10 1×102X10 04A ×102×1o" 1AA 注:当电流量程选择不当时,会出现电流供给不足,造成测量错误的现象,所以在测量一个未知材料时,可以先选 用小电流测量,然后逐渐加大电流,以得到更精确的测量 一个试样,至少平行测定两次 8.4.1.4 8.4.1.5测量示例参见附录C 8.4.2C法计算 试样在某一压力下的压实密度d按照公式(4)计算 8.4.2.1 8.4.2.2施压过程中,在单个压力下,试样的电阻率p按公式(3)进行计算,该值一般四线两电极电阻率 仪都可以自动给出 8.4.2.3作待测样的d-p关系曲线图,见图3
GB/T40007一2021 影响因素 g.1含水量对电导率测定方法的影响 如果材料含水将导致材料电阻率测定产生测量误差,因此在做电阻率测量前,待测样应干燥处理 9.2施加压强对电导率测定方法的影响 压力不足,将导致纳米粉体不密实,使相互之间的连接减少,导致电阻率测量结果偏高,因此在测粉 体电阻率时,需要对粉体加载压力,直至粉体压实 9.3湿度对电导率测定方法的影响 电阻率对湿度变化非常敏感 0测量报告 测量报告包括但不限于以下信息 测量日期; a b)测量者及单位; 标准样品来源、规格、编号; c 样本的详细描述,包括厂家、序列号; d 测量环境温湿度; e 测量所用方法 平行测量结果的相对误差; 8 h)测量仪器的类型和型号; 试验数据
GB/T40007一202 附 录 A 资料性附录) A法测量示例 试样 A.1 纳米炭黑导电浆料 A.2仪器 A.2.1厚度仪,精度为0.01mm. A.2.2冲片机,冲片直径10mm A.2.3自动涂抹烘干机,涂布速度0mm/s1001 nmm/s可调;最高加热温度200C A.2.4四探针电阻率测量仪 A.3测量步骤 测量流程见表A.1 表A.1静态四探针法测量纳米炭黑导电浆料电阻率的测量流程 序号 描述 步骤 图示 1将炭黑导电浆料用自动涂膜机均匀涂覆在 绝缘基底上; 涂膜 2 将自动涂膜机加热温度设置在合适温度,以 完全去除溶剂,得到涂好的薄膜 3 用干净,光滑的膜将涂好的薄膜夹在中间 裁片 4用裁片机将涂好的薄膜裁成直径D 10mm 的等径薄圆片6片 10
GB/T40007一2021 表A.1续) 序号 步骤 图示 描述 m 5用厚度计分别测量薄膜和基底的厚度 测量厚度 6)薄膜厚度减去基底厚度为炭黑导电浆料涂 层厚度h 7) 将薄圆片火持在四探针电阻率测量仪上,让 探针与待测薄圆片充分接触 8)在测量软件上,选择薄圆片电阻率模式 ,输 人薄圆片直径D和(涂层)厚度h 四探针测量 9选择自动测量,根据软件反馈调节电流; 圆片电阻率 10软件给出薄圆片的电阻率值; l1将探针抬起,把待测圆片水平旋转一定角 度,测3个点的数据,取平均值为该薄圆片 的测定结果 12换下一个薄圆片,按照序号4步骤进行测 平行测量 量,记录测量数据 A.4测量结果 根据公式(2)计算纳米浆料的电阻率,或软件直接给出纳米浆料的电阻率 表A.2显示了软件直 接给出的6个薄圆片平行样的18个电阻率数据 表A.2静态四探针法测量纳米炭黑导电浆料电阻率结果 相对标准 试样名称 平行圆片 单片电阻率/Qcm) 试样电阻率/Qcm) 单点电阻率/Qcm 偏差 0,19 薄圆片1 0,18 0.19 0,.19 0,20 薄圆片2 0.19 0.20 0.20 纳米炭照 5.2% 0.19 导电浆料 0.17 薄圆片3 0.19 0.18 0.17 0.18 0.18 薄圆片4 0.18 0.l9 1
GB/T40007一202 表A.2(续) 相对标准 试样名称 平行圆片 单点电阻率/nem 单片电阻率/ncm 试样电阻率/ncm 偏差 0.19 0.20 0.2o 薄圆片5 0.20 纳米炭黑 5.2% 0.9 导电浆料 0.17 薄圆片6 0.18 0.18 0,18 12
GB/T40007一2021 附录 B 资料性附录 B法测量示例 B.1试样 某商业化石墨烯粉体 B.2仪器和试剂 B.2.1鼓风干燥箱 B.2.2电子天平,精度为0.01g B.2.3动态四探针电阻率测量仪,包括如下装置: a 加压装置;可连续加压,并具有恒压力反馈调节功能,精度士1N;加压柱接触试样端为绝缘材 料;四探针除针尖,其余部分预包埋在下(或上)加压柱绝缘材料里,针尖与加压柱处于同一平 面,探针与加压柱内壁的绝缘电阻大于10Mn: b 探针装置;探针为碳化钨探针,针尖半径为50m平的圆截面;探针间距为1mm,间距偏移率 精确至0.01mm;探针间的机械游移率//<0.3%4为探针间距的最大机械游移量,/为 探针间距);探针间的绝缘电阻(包括针与外壳)大于10'MQ; 试样简;内衬为绝缘材料,内径为16mm士0.01 mm; d 内置千分表;精度为0.01 mm B.3测量步骤 测量流程见表B.1 表B.1动态四探针法测量石墨烯粉体电阻率测量流程 序号 步骤 描述 图示 )将石墨烯粉体置于85C士5C的鼓风干燥箱中干燥至恒 干燥、称量 重,后于干燥器中冷却至室温备用; 2)称3份同等质量的石墨烯粉体备用 3 将称好的石墨烯粉体装人动态四探针电阻率测量仪的试 装样 样简中 13
GB/T40007一2021 表B1(续 序号 步骤 图示 描述 将装好试样的试样简放置于动态四探针电阻率测量仪中 加压部位,装上四探针电极,对试样加压 测量电阻率 55 压力F逐渐增加,每间隔300N500N读取一个压力下 试样厚度值h,然后在四探针测量软件上输人厚度h以及 试样简内径,测量电阻率p,直至电阻率不再变化 测量平行 更换平行样,按照序号3步骤进行测量 6 样品 B.4测量结果 根据公式(I1)或公式(2)计算每个压力点下石墨娜的电阻率,或软件直接给出每个压力点下石墨 B.4.1 烯的电阻率 表B.2显示了由软件直接给出的3个平行样的电阻率数据 表B.2动态四探针法测量石墨烯粉体电阻率结果 厚度/压实密度电阻率/厚度/压实密度电阻率 厚度/压实密度电阻率 试样压力 压强" mmm ncm Qcm mm ncm g/em' mm g/em' g/em' N 名称 MPa 平行测量1,m=0.5003g 平行测量2,m=0.5001g 平行测量3,m=0.5000g 100 0.14 14.85 0,05 48,.50 l4.79 0,05 43.40 14.79 0.05 46.50 0.08 l6.00 400 0,57 9.40 9,22 0,08 14.90 9.22 0,08 15.10 7.72 700 7.52 7.52 0.09 0,.99 0,09 10.69 0,09 10.18 10.28 1.42 6.78 0.1o 4.41 6.51 0.1m 6.51 0.1l 000 3.99 4.48 1300 1.84 6.14 0.12 3.69 5.86 0.12 3.17 5.86 0.12 3.50 2.26 5.64 0.13 3.20 0.13 1600 5.36 2,63 5,36 0.13 3.05 石墨烯1900 2.69 5.24 0.14 2.83 4.98 0.14 2.27 4.98 0.14 2.68 2200 3.11 4.92 0.14 2.56 4.65 0.15 2.01 4.65 0.15 2.53 2500 3,54 4.64 0,15 2.36 4.37 0.16 1,82 4.37 0,16 2,05 2800 3.96 4.38 0.16 2.21 4.11 0.17 1.66 4.11 0.17 1.90 4.16 0.17 2.09 3.87 0.18 1.54 3.87 0.18 1.74 3l00 4.39 3400 4.81 3.93 0.18 1.96 3.64 0.19 1.45 3.64 0.19 1.64 3700 5.24 3.69 0.19 1.88 3.44 0.21 1.35 3.44 0.21 1.56 14
GB/T40007一2021 表B.2续) 厚度压实密度电跟半厚度压实密度电里半脖度八压实密度电跟半 试样 压力 压强 mm g/emncm mm g/cm'Qcm mm g/cm'ncm) N MPa 名称 1,m=0.5003 2,朋=0.5001 3,朋=0.500 平行测量1 平行测量2. 平行测量 13g 1B 0g 4000 5.66 3.52 0.20 1.82 3.25 0.22 1.27 3.25 0.22 1.50 4300 6.09 3.28 0.22 1.72 3.05 0.23 1.21 3.05 0.23 1.45 石墨烯 4600 6.51 3.08 0.23 l.6o 2.86 0.25 1.15 2.86 0.25 1.35 4900 6.94 2.89 0.25 1.58 2.66 0.27 1.10 2.66 0.27 1.34 5000 7.08 2.73 0.26 1.56 2.54 0,28 1.08 2.54 0.28 1.32 B.4.2以压实密度为横坐标,该压实状态下的电阻率为纵坐标做d-p关系曲线图,如图B.1所示 50. -m=-0.5003 -m=-0.5001g 40 -m=0.5001 30. 20 10 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 d/(g/cm 图B.1动态四探针测量石墨烯试样d-p关系曲线图 B.4.3对数据进行分析,得到压实密度d为0.25g/em”时三次平行实验的电阻率结果以及分别对三 次电阻率曲线后端三个点进行线性拟合,分别得到拟合直线y=a十r,公式中a即为该测量条件下的 极限电阻率结果,具体分析结果见表B.3 表B.3动态四探针法测量石墨烯粉体电阻率结果分析 平行测量 y=a十 平行测量1 1.58ncnm y=1.56十0.01158 1.56nenm 平行测量2 y=1.38一1.067 1.38ncmm 1.10Qcm 平行测量3 1.34Qcm y=l.61一l.048. 1.61ncm 平均值 1.34ncm 1.52Qcm 17.91% 相对标准偏差 7.98% 15
GB/T40007一202 录 附 C 资料性附录) C法测量示例 C.1试样 市售某纳米炭黑粉体 C.2仪器设备 C.2.1鼓风干燥箱; c.2.2电子天平,精度为0.01g C.2.3动态四线两电极电阻率测量仪 C.2.3.1加压装置;可连续加压,并具有恒压力反馈调节功能,精度士1N;上、下加压柱端为标准电极 c.2.3.2标准电极:用黄铜制成的平板电极,电极可亲密接触试样表面,同时不会由于电极电阻或样本 的污染而引人相当可观的误差,直径等于试样筒内径 C.2.3.3试样简:;内衬为绝缘材料,内径为16mm士0.01mm C.2.3.4 千分表;精度为0.01 mm C.3 测量步骤 测量流程见表C.1 表C.1动态四线两电极法测量纳米炭黑测量流程 序号 步骤 图示 措述 1)将纳米炭黑粉体置于85C土5笔的鼓风干燥箱中干燥至恒重 干燥、称量 后于干燥器中冷却至室温备用 称3份同等质量的纳米炭黑粉体备用 将称好的纳米炭黑粉体装人动态四线两电极电阻率仪的试样筒 3 装样 中,并敲击试样简外壁,使试样分布均习 16
GB/T40007一2021 表C.1续) 序号 步骤 图示 描述 4)将装好试样的试样筒放置于动态四线两电极电阻率仪的加压部 位,上、下标准电极位置对中,对试样加压; 测量电阻率 压力逐渐增加,每间隔300N~500N读取一个压力下试样厚度 值h,然后在动态四线两电极电阻率仪软件上输人厚度h以及试 样筒内径,选择合适的电流,测量电阻率p,直至电阻率稳定 平行测量 6更换平行样,按照序号3进行测量 C.4测量结果 C.4.1根据公式(3)计算每个压力点下纳米炭黑的电阻率,或软件直接给出每个压力点下纳米炭黑的 电阻率 表C.2显示了由软件直接给出了3个平行样的电阻率数据 表c.2动态四线两电极测量纳米炭黑粉体电阻率结果 厚度/压实密度电阻率厚度/压实密度电阻率 厚度/压实密度电阻率 试样 压力 压强/ g/em'Qcm) g/cm'lnem g/em'ncm mm mm mmm N MP 名称 平行测量1,朋=0.9901皮 平行测量2,朋=0.9768段 平行测量3,朋=0.9856只 100 0.26 0.462 0,50 18.95 0,.487 17.69 0.27 0.365 19.23 0.26 1.99 13.33 0.37 0.365 14.63 0.33 0.256 16.12 0.30 0,435 400 700 3.48 11.53 0.43 0.292 8,64 0.56 0.181 13.56 0.36 0.376 1000 4.98 10,47 0,.47 0,.247 8.26 0,59 0.162 10.78 0.45 0,269 2000 9.95 8,34 0.59 0.165 7.43 0.65 0,136 8.52 0.58 0.155 3000 l4.93 7.28 0.68 0.1l46 6.9 0.70 0,123 7.58 0.65 0.l46 纳米 炭黑 4000 6.58 0.135 19,.90 0.75 6.55 0,74 0.120 7.00 0.70 0,130 0.75 5000 0.7 0.125 24,88 6.07 0,.81 0.130 6.30 0.122 6.58 29.86 5.68 0.87 0.127 6.01 0.81 0.122 6.23 0,79 0.132 6000 7000 34.83 5.33 0.92 0.126 5.80 0.84 0.123 5.93 0.83 0.130 8000 0,97 0,126 5,58 0.87 0.128 0.87 0.128 39,81 5.08 5.65 9000 44.79 4.86 1.01 0.131 5.27 0.92 0.125 5.44 0.90 0.129 C.4.2以压实密度为横坐标,该压实状态下的电阻率为纵坐标做dp关系曲线图,见图c.1 17
GB/T40007一2021 0.50 -m=0.9901 g" m=0. .976Rg 0.45 -"所=0.986g 0.40 0.35 言良.3加 g 0.25 -0.0 0.15 0.20.30.40.50.60.70.80.91.01. dg/cm 图c.1动态四线两电极测量纳米炭黑d-p关系曲线图 C.4.3对数据进行分析,得到压实密度d=0.9g/em时三次平行试验的电阻率结果,以及分别对三次 电阻率曲线后端三个点进行线性拟合,分别得到拟合直线y =a十br,公式中a即为该测量条件下的极 限电阻率结果,具体分析结果见表C.3 表c.3动态四线两电极测量纳米炭黑电阻率结果分析 平行测量 y=4十br 平行测量1 y=0. 0.126Qem 06+0.018r 0.106Qem 0.125Qem y=0.100+0.025.r 0.100ncm 平行测量" 平行测量3 0.129Qenm =0.121十0.,019.r 0.121Qcm 平均值 0.127Qcm 0.109ncm 1.64% 相对标准偏差 9.92% 18
GB/T40007一2021 参考文献 [1]GB/T26074储单晶电阻率直流四探针测量方法 [[2]GB/T30544.1一2014纳米科技术语第1部分:核心术语 [[3]GB/T31838.2一2019固体绝缘材料介电和电阻特性第2部分;电阻特性(DC方法 体积电阻和体积电阻率

纳米材料电阻率的接触式测量方法通则GB/T40007-2021

纳米材料因其特殊的物理、化学性质，被广泛应用于电子、光电、生物、医疗等领域。而纳米材料的电学性能对于这些应用至关重要，其中电阻率是一个重要的性能参数。然而，由于纳米材料的尺寸小、表面积大，其电学性能易受杂质、界面、缺陷等因素影响，因此需要建立有效的测量方法。

GB/T40007-2021标准规定了纳米材料电阻率接触式测量的通则。该标准适用于各种类型的纳米材料，包括粉末、薄膜、纤维和复合材料等。标准主要包含以下内容：

• 定义了纳米材料电阻率的概念及计算方法，明确了测量时所需的基本参数；
• 规定了不同类型纳米材料的接触式测量方法，包括四探针法、两探针法和微加工电极法等；
• 对测量过程中可能存在的误差进行了分析和控制，如温度漂移、接触电阻、电流密度不均匀等；
• 给出了实验室内部验证和互认的要求，以确保测量结果的可靠性和准确性。

GB/T40007-2021标准的发布对于规范纳米材料电阻率的测量具有重要的指导意义。首先，该标准为纳米材料电阻率的测量提供了一个统一的标准，避免了不同实验室之间测量结果不一致的问题。其次，标准规定了不同类型纳米材料的测量方法和误差控制措施，有利于提高测量结果的可靠性和准确性。

总的来说，GB/T40007-2021标准的发布填补了我国在纳米材料电阻率测量方面的空白，为纳米材料应用研究提供了技术支持和保障。未来，随着相关技术的不断发展和完善，纳米材料的电学性能将会得到更深入的研究和应用。

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