碳素材料电阻率测试仪
碳素材料电阻率测试仪 测量原理与方法：
四探针法：
主流、 推荐的碳素材料块体/薄膜测试方法。
优点： 有效消除接触电阻和引线电阻的影响，测量精度高，尤其适合中等电阻率材料（碳素材料大多在此范围）。
缺点： 需要样品表面平整，探针间距需精确（或已知），边缘效应需修正（尤其是小样品）。
类型： 直线四探针（ 常用）、方形四探针（范德堡法，适合不规则薄片）。
两电极法 + 四线制：
在样品两端施加电流电极，在更内侧测量电压电极。
优点： 接线相对简单，可通过四线制消除引线电阻影响。
缺点： 电流分布不如四探针均匀，接触电阻仍可能对电压测量点有影响（尽管四线制已大幅降低），精度通常低于四探针法。适用于电阻率较高或较低，或形状受限的样品。
非接触法（涡流法）：
优点： 完全无损，无需接触样品，速度快，适合在线或快速筛查。
缺点： 测量精度通常低于接触法（尤其对薄层或复杂形状），需要校准标准样品，测量的是“等效电阻率”，受材料磁导率、厚度、表面状况影响较大。更适合均匀导体（如金属箔）。
阻抗分析法：
施加交流信号，测量复数阻抗。
优点： 可以区分材料的电阻分量和电容/电感分量（对某些复合碳材料有用），可选择合适频率避免极化效应。
缺点： 仪器更复杂，数据分析更复杂，主要用于研究而非单纯电阻率测量。
电阻率范围：
碳素材料电阻率范围很宽（从高导电石墨烯到绝缘碳纤维都有可能）。仪器需覆盖你的目标材料范围（如从 10^-6 Ω·m 到 10^2 Ω·m 甚至更高）。
高精度测量低电阻率材料（如高定向热解石墨）需要微欧表级别的电流源和纳伏表级别的电压表。
电流类型：
直流： 常用，简单直接。需注意热电势和可能的极化效应（对某些材料）。
交流： 可消除热电势和极化效应影响，特别适合粉末、多孔材料或存在界面效应的复合材料。频率选择很重要。
仪器核心功能与性能：
信号源： 精确可控的恒流源（范围、精度、稳定性）或恒压源。
电压表： 高输入阻抗、高精度、高分辨率（尤其测量低电压时）。
测量精度与分辨率： 根据应用需求确定（研发高精度 vs 生产现场控制）。
自动化程度： 手动操作仪器 vs 带计算机接口、自动扫描、数据存储/处理功能的仪器。
样品台与夹具：
针对不同形态样品（块、片、膜、粉、纤维）设计专用夹具至关重要。
探针材质（如钨钢、钨碳化物、镀金）和压力需可调，确保良好接触且不损伤样品（尤其对薄膜或软材料）。
样品台可能需要温控功能（高温炉/低温恒温器），研究电阻率随温度变化。
材料形态与样品类型：
块体/板材/棒材： 常用。通常采用四探针法或两电极法（结合四线制测量）。
薄膜/涂层： 常用四探针法（尤其范德堡法对不规则形状友好）、非接触涡流法（无损）、或专用薄膜电阻测试夹具。
粉末/颗粒： 需压制成标准尺寸的片状或棒状样品，再用块体方法测量。需考虑压制密度对电阻率的影响。
纤维/丝束： 需专用夹具夹持，常用两电极法（四线制） 或改进的四探针法。
复合材料： 取决于基体和增强相的性质、分布。方法选择需谨慎，可能需结合多种方法或定制夹具。
说明
①电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内，几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化，即ρ=ρo(1+at)。式中t是摄氏温度，ρo是O℃时的电阻率，a是电阻率温度系数。
②由于电阻率随温度改变而改变，所以对于某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。如一个220V
100W电灯灯丝的电阻，通电时是484欧姆，未通电时只有40欧姆左右。
③电阻率和电阻是两个不同的概念。电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性，电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性。
什么是表面电阻率？
表面电阻：在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商；访伸展流主要为流过试样表层的电流,也包括一部分流过试样体积的电流成分.在两电极间可能形成的极化忽略不计.
表面电阻率：在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商,即单位面积内的表面电阻.
本仪器配不同的测量电极（夹具）可以测量不同材料（固体、粉体或液体）的体积电阻率和表面电阻率或电导率。适用于橡胶、塑料、薄膜、及粉体、液体、及固体和膏体形状的各种绝缘材料体积和表面电阻值的测定。本仪器除能测电阻外，还能直接测量微弱电流。
电阻率的测量方法和精度
1、方法：测量高电阻常用的方法是直接法和比较法.
直接法是测量加在试样上的直流电压和流过试样的电流而求得试样电阻.直接法主要有检流计法和直流放大法（高阻计法）比较法主要有检流计法和电桥法.
2、精度：对于大于10的10Ω的电阻,仪器误差应在±20%的范围内；对于不大于10的10Ω的电阻,仪器误差应在±10%的范围内.
3、保护：测量仪器用的绝缘材料一般只具有与被测材料差不多的性能.试样的测试误差可以由下列原因产生：
样品形态？ (块、片、膜、粉、纤)
预期电阻率范围？
精度要求？ (研发高精度 vs 工业现场控制)
是否需温控？
是否需符合特定标准？ (如GB/T 24525, ASTM C611)
预算范围？
优先考虑：
块体/板材碳素材料： 专用四探针电阻率测试仪 通常是 佳选择，操作便捷，符合主流标准，精度有保障。
薄膜/涂层： 四探针法（尤其范德堡法） 或专用薄膜电阻测试夹具配合源表。
粉末/纤维/复合材料： 可能需要定制夹具，结合 源表 + 定制夹具 或专用测试系统灵活性更高；粉末需压片后按块体测量。
高精度、多场景研发： 源表 (SMU) 是强大而灵活的选择。
工业现场快速抽检： 专用、坚固、操作简单的四探针仪或两电极仪。
考察关键参数： 电流/电压量程与分辨率、精度、电阻率计算功能、夹具兼容性、软件功能、符合标准情况。
咨询供应商： 提供详细的样品信息和测试要求，获取专业推荐和演示。
总结
选择碳素材料电阻率测试仪的核心在于理解你的样品特性（形态、预期电阻率）和测试需求（精度、标准、环境）。对于 常见的块状/片状碳素材料（石墨制品、碳块等），符合GB/T 24525或ASTM C611标准的四探针电阻率测试仪是 主流、 可靠的选择方案。对于薄膜、特殊形态或高精度研发需求，源表配合定制夹具提供了更大的灵活性。
什么是电阻率？
电阻跟导体的材料、横截面积、长度有关。
导体的电阻与两端的电压以及通过导体的电流无关。
导体电阻跟它长度成正比，跟它的横截面积成反比．
(1)定义或解释
电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。用某种材料制成的长为1米、横截面积为1mm2米。的导体的电阻，在数值上等于这种材料的、电阻率。
(2)单位
在国际单位制中，电阻率的单位是欧姆·米。一般常用的单位是欧姆·毫米2／米。
(3)说明
①电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内，几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化，即ρ=ρo(1+at)。式中t是摄氏温度，ρo是O℃时的电阻率，a是电阻率温度系数。
②由于电阻率随温度改变而改变，所以对于某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。如一个220V
100W电灯灯丝的电阻，通电时是484欧姆，未通电时只有40欧姆左右。
③电阻率和电阻是两个不同的概念。电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性，电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性。
什么是体积电阻率？
体积电阻率，是材料每单位体积对电流的阻抗，用来表征材料的电性质。通常体积电阻率越高，材料用做电绝缘部件的效能就越高。通常所说的电阻率即为体积电阻率。
，式中，h是试样的厚度（即两极之间的距离）；S是电极的面积，ρv的单位是Ω·m（欧姆·米）。
材料的导电性是由于物质内部存在传递电流的自由电荷，这些自由电荷通常称为载流子，他们可以是电子、空穴、也可以是正负离子。在弱电场作用下，材料的载流子发生迁移引起导电。材料的导电性能通常用与尺寸无关的电阻率或电导率表示，体积电阻率是材料导电性的一种表示方式。
简言之，在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商,即单位体积内的体积电阻.
什么是表面电阻率？
表面电阻：在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商；访伸展流主要为流过试样表层的电流,也包括一部分流过试样体积的电流成分.在两电极间可能形成的极化忽略不计.
表面电阻率：在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商,即单位面积内的表面电阻.
材料说明
A、通常,绝缘材料用于电气系统的各部件相互绝缘和对地绝缘,固体绝缘材料还起机械支撑作用.一般希望材料有尽可能高的绝缘电阻,并具有合适的机械、化学和耐热性能.
B、体积电阻班组可作为选择绝缘材料的一个参数,电阻率随温度和湿度的京戏化而显著变化.体积电阻率的测量常常用来检查绝缘材料是否均匀,或都用来检测那些能影响材料质量而又不能作其他方法检测到的导电杂质.
C、当直流电压加到与试样接触的两电极间时,通过试样的电流会指数式地衰减到一个稳定值.电流随时间的减小可能是由于电介质极化和可动离子位移到电极所致.对于体积电阻小于10的10Ω.m
的材料,其稳定状态通常在1min内达到.因此,要经过这个电化时间后测定电阻.对于电阻率较高的材料,电流减小的过程可能会持续几分钟、几小时、几天,因此需要用较长的电化时间.如果需要的话,可用体积电阻率与关系来描述材料的特性.
D、由于体积电阻总是要被或多或少地包括到表面电阻的测试中去,因些近似地测量表面电阻,测得的表面电阻值主要反映被测试样表面污染的程度.所以,表面电阻率不是表面材料本身特性的参数,而是一个有关材料表面污染特性的参数.
当表面电阻较高时,它常随时间以不规则的方式变化.测量表面电阻通常都规定11min的电化时间.
使用方法
1、接好电源线
确保电源为220VAC/50Hz
2、接通电源
将电流电阻量程置于 104 档,电压量程置于10V，然后开机。
3、调零
在“Rx”两端开路的情况下,调零使电流表的显示为0000 .注意：在“Rx”两端不开路，如接在电阻箱或被测量物体上时调零后测量会产生很大的误差。一般一次调零后在测试过程中不需再调零。 完毕后关机。
4、连接线路
接好测试线，将测试线将主机与屏蔽箱连接好，测体积电阻时测试按钮拨到Rv边，测表面电阻时测试按钮拨到Rs边。然后开机。
5、选择合适的测量电压
电压选择开关在后面板，注意，在测试过程中不要随意改动测量电压，可能因电压的过高或电流过大损坏被测试器件或测试仪器;
6、测试
测量时从低档位逐渐拔往高档，每拨一次稍停留1～2秒以使观察显示数字， 当被测电阻大于仪器测量量程时，电阻表显示“1”，此时应继续将仪器拨到量程更高的位置，当测量仪器有显示值时应停下，当前的数字乘以档次即是被测电阻值。当有显示数字时不要再往更高次档拨，否测仪器会过量程，机内保护电路开始工作，仪器测量准确度会下降。
7、 测试完毕将电阻电流量程拔至“104 ”档，电压量程调至10V后关闭电源
每测量一次均应将量程开关拨回到104“调零”档的量程位置以免开机或测量端短路时而损坏仪器。
8、 测量电流及1015Ω以上超高电阻的测量应用测量电流后用欧姆定律以电压除以电流计算电阻的方法，详见8.5节内容。
9 、体积电阻和表面电阻转换
在测试过程中，使用屏蔽箱在进行体积电阻和表面电阻转换时，必须把电源关闭后进行档位转换，否则会导致电压冲击到主机无法显示或损坏。
