碳纤维复合材料的电阻率如何?

  碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温及导电等优异性能,在密度、刚度、重量、疲劳特性有要求的领域都颇具优势,在航天、航空、兵器、船舶、核等国防领域具有有着不可替代的作用。

  碳纤维的电阻率与其成分、石墨化程度、缺陷等相关,表现为半导体的特征,低温主要受杂质的控制,高温表现为电子电导的特性。其电阻率常用的测试方法为电压、电流法和电桥法,前者分双探针法和四探针法,后者分单电桥法和双电桥法,四探针法和双电桥法均可以消除接触电阻和引线电阻的影响,适宜低电阻测试,碳纤维的电阻率可采用四点探针法进行测试。

  电阻率又称为体电阻率一般多用四探针法测定,碳纤维的电阻率与原料有关外,还与热处理温度、石墨化程度以及结构参数密切相关,一般来说,中间相沥青基碳纤维的电阻率要比PAN基碳纤维小, PAN基碳纤维电阻率要比粘胶基碳纤维小。但是,不论何种类型碳纤维,电阻率都会随着热处理温度升高而下降。

  电阻率与结晶性的关系。用拉曼光谱来分析碳纤维的结晶度,随着HTT的升高,晶区强度提高,非晶区等区强度减弱,反映出石墨化程度的提高,电阻率下降。

  热处理温度对电阻率的影响。随着热处理温度的提高,PAN基碳纤维密度呈现出波浪式的提高,而电阻率直线下降。1000℃前密度呈现出直线增加是因非碳元素的脱除和在牵伸力作用下使轴向伸长、径向收缩所致。

  一般来说,随着热处理温度的提高,石墨化度也在提高,不仅石墨层面增大,而且沿着轴向排列有序,导致电阻率下降。电阻率除了与电阻、长度有关外,还与其纤度和密度与关系。

       阅读延伸:《碳纤维复合材料的电磁屏蔽性能如何?