《纳米技术+纳米材料电阻率的接触式测量方法+通则GBT+40007-2021》详细解读

《纳米技术纳米材料电阻率的接触式测量方法通则GB/T40007-2021》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4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)5仪器设备contents目录5.1通用设备5.2专用设备6测量条件7试样制备7.1薄膜7.2浆料7.3粉体7.4膜片尺寸测定8试样测量contents目录8.1方法选择8.2A法8.3B法8.4C法9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contents目录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法测量示例附录C(资料性附录)C法测量示例参考文献011范围03其他具有纳米结构特征的材料。01纳米线、纳米薄膜等低维纳米材料。02纳米颗粒及其组成的纳米块体材料。1范围022规范性引用文件列出了制定本标准所引用的主要文件，包括国家标准、行业标准等。所引用的文件均为本标准的条款构成，必须严格遵守。若有新的版本发布，应优先遵循新版本的规定。2规范性引用文件033术语和定义纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料。定义纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等特性，这些特性使得纳米材料在电学、光学、磁学等方面呈现出与传统材料显著不同的性质。特点根据纳米材料的形貌，可将其分为纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜等。分类3术语和定义044原理电阻率测量基本原理依据欧姆定律，通过测量纳米材料试样的电阻值和几何尺寸，计算得到电阻率。接触式测量的特点使用探针或电极与试样表面接触，直接测量电流和电压值，进而得到电阻率。适用范围适用于具有一定导电性的纳米材料，如纳米金属、纳米半导体等。4原理054.1静态四探针法(A法)测量原理01静态四探针法是通过在样品上放置四个等间距的探针，利用恒流源通过外部两个探针施加电流，测量内部两个探针之间的电压，从而计算样品的电阻率。适用范围02该方法适用于具有均匀电阻率分布的纳米材料，尤其是薄膜材料。它可以消除接触电阻和引线电阻对测量结果的影响，提高测量的准确性。注意事项03在使用静态四探针法测量时，需确保探针与样品之间的良好接触，避免产生额外的接触电阻。同时，还需根据样品的特性和测量需求选择合适的探针间距和电流大小，以获得可靠的测量结果。4.1静态四探针法(A法)064.2动态四探针法(B法)四探针接触动态四探针法使用四根等间距的探针同时接触样品表面，通过测量探针间的电阻变化来推算样品的电阻率。电流注入与电压测量在相邻的两个探针间通入电流，同时测量另外两个探针间的电压，从而得到样品的电阻信息。动态测量通过连续移动探针或改变电流方向，实现对样品不同位置的电阻率测量。4.2动态四探针法(B法)074.3动态四线两电极法(C法)采用两对电极，一对用于施加电流，另一对用于测量电压，以消除导线电阻和接触电阻对测量结果的影响。四线测量在连续变化的条件下，实时测量纳米材料的电阻率，反映其动态特性。动态测量简化测量过程，提高测量效率，适用于大批量、快速筛选纳米材料电阻率。两电极法4.3动态四线两电极法(C法)085仪器设备高精度测量具备高精度的电阻率测量功能，确保测量结果的准确性。稳定性好具有良好的稳定性，能够长时间稳定工作，减小测量误差。操作简便简化操作流程，降低操作人员技能要求，提高测量效率。5仪器设备095.1通用设备用于纳米材料电阻率的四探针测量，具有高精度和高稳定性的特点。四探针测量设备通过与纳米材料接触，直接测量材料的电阻值，操作简便且测量准确。接触式电阻测量仪辅助观察纳米材料的表面形貌，确保测量过程中接触良好。扫描电子显微镜（SEM）5.1通用设备105.2专用设备能够精确测量纳米材料的电阻率，具有高灵敏度和稳定性。高精度测量仪表适用于不同尺寸和形状的纳米材料样品，确保测量结果的准确性和可靠性。多功能测试夹具提供稳定的测试环境温度，消除温度对测量结果的影响。温控系统5.2专用设备116测量条件湿度控制湿度对纳米材料电阻率的测量具有显著影响，因此需对测量环境的湿度进行严格控制。电磁屏蔽为防止外部电磁干扰对测量结果产生影响，应采取有效的电磁屏蔽措施。温度控制为确保测量结果的准确性，测量过程应在稳定的温度环境下进行，通常要求温度变化不超过规定范围。6测量条件127试样制备均匀性确保所取样品在组成、结构以及性能上具备均匀性，以减小测量误差。无污染在取样过程中应防止样品受到污染，以免影响测量结果的准确性。代表性所取样品应能代表被测纳米材料的整体特性，避免偶然性和偏差。7试样制备137.1薄膜薄膜是指厚度在纳米至微米量级的材料层，具有特殊的物理、化学性质。根据材料类型，薄膜可分为金属薄膜、半导体薄膜、介质薄膜等。定义分类7.1薄膜147.2浆料定义浆料是指由纳米材料分散在液体中形成的稳定悬浮物，用于制备纳米材料薄膜或涂层。分类根据纳米材料的类型和用途，浆料可分为导电浆料、导热浆料、光电浆料等。7.2浆料157.3粉体7.3粉体气相法通过化学反应生成纳米颗粒，控制反应条件以获得所需尺寸和形貌的纳米粉体。液相法在溶液中通过沉淀、溶解、还原等化学反应制备纳米粉体，可实现对材料成分和结构的精确控制。固相法通过机械研磨、高温煅烧等物理或化学方法将块状材料转化为纳米粉体。167.4膜片尺寸测定影响电阻率测量精度膜片尺寸是电阻率测量的关键参数之一，其准确性直接影响电阻率的测量精度。反映材料制备工艺膜片尺寸可以反映纳米材料制备工艺的稳定性和可控性，是评估材料质量的重要指标。指导后续应用研究准确的膜片尺寸数据可以为纳米材料的后续应用研究提供有力支持，如器件制备、性能优化等。7.4膜片尺寸测定178试样测量选择合适的试样根据实验需求和目的，选取具有代表性且符合标准要求的纳米材料试样。检查设备状态确保测量设备（如四探针测试仪）处于良好状态，并进行必要的校准。创建适宜的测试环境控制测试环境的温度、湿度等条件，以减小外界因素对测量结果的影响。8试样测量188.1方法选择考虑材料特性在选择测量方法时，应首先考虑纳米材料的特性，包括其电阻率范围、尺寸效应、表面效应等，以确保所选方法能够准确反映材料的真实电阻率。比较不同方法根据实际需求和条件，比较不同测量方法的优缺点，如四探针法、范德堡法等，从而选择最适合当前情况的测量方法。参考相关标准在选择测量方法时，应参考国内外相关的纳米材料电阻率测量标准，以确保所选方法的合规性和可靠性。同时，也应关注最新研究进展，及时了解和掌握新技术和新方法。8.1方法选择198.2A法直接测量使用四个电极，两个用于施加电流，另两个用于测量电压，以消除接触电阻和导线电阻的影响。四端子测量桥接法采用桥接电路，通过调节桥臂电阻使桥路平衡，从而间接测量样品的电阻率。在样品两端直接施加电流，测量电压降来确定电阻率。8.2A法208.3B法123适用于金属纳米线、纳米薄膜等低维纳米材料的电阻率测量。适用于在可变温度环境下对纳米材料电阻率进行测量。适用于需要对纳米材料电阻率进行高精度测量的场合。8.3B法218.4C法

8.4C法基于四端子测量技术4C法采用四端子测量技术，通过独立的电流源和电压表来消除接触电阻和引线电阻对测量结果的影响。测量接触电阻该方法可以直接测量纳米材料接触点的电阻，从而得到更准确的电阻率数据。适用性广4C法不仅适用于纳米线、纳米薄膜等材料的电阻率测量，还可用于其他低维材料的电学性能研究。229影响因素热电效应温度变化时，纳米材料可能产生热电势，影响电阻率的准确测量。电阻率温度系数纳米材料的电阻率随温度的变化率可能较大，需考虑温度对测量结果的影响。温度均匀性测量过程中，应确保纳米材料所处环境温度的均匀性，以避免温度梯度引入的测量误差。9影响因素030201239.1含水量对电导率测定方法的影响含水量与电导率关系在一定范围内，随着含水量的增加，纳米材料的电导率会呈现上升趋势。这是因为水分子的存在增强了离子在材料中的迁移能力。含水量控制的重要性为了获得准确的电导率测定结果，必须对纳米材料的含水量进行严格控制。过高的含水量可能导致测量结果偏大，而过低的含水量则可能导致测量结果偏小。含水量测定方法通常采用干燥法、卡尔费休法等方法来测定纳米材料的含水量。这些方法具有不同的精度和适用范围，应根据具体需求和条件选择合适的方法进行测定。9.1含水量对电导率测定方法的影响249.2施加压强对电导率测定方法的影响010203压强变化对电阻率的影响在测量过程中，施加在纳米材料上的压强会对电阻率产生影响。一般来说，随着压强的增加，材料的电阻率会发生变化。因此，在测量时需要控制压强，以确保测量结果的准确性。压强对接触电阻的影响在接触式测量中，测量电极与纳米材料之间的接触电阻是一个重要的影响因素。施加不同的压强会改变接触电阻的大小，从而影响测量结果的稳定性。因此，在测量过程中需要对压强进行精确控制。压强对测量精度的影响施加合适的压强可以提高测量的精度。如果压强过大或过小，都可能导致测量结果的偏差。因此，在选择测量方法和设备时，需要充分考虑其对压强的敏感度和控制精度。9.2施加压强对电导率测定方法的影响259.3湿度对电导率测定方法的影响湿度对电导率测量的干扰环境湿度会对纳米材料的电导率测量产生显著影响。湿度变化可能导致材料表面吸附水分子，从而改变其电导特性。因此，在进行电导率测量时，需对环境湿度进行严格控制。湿度控制的方法为确保测量结果的准确性，应采取适当的湿度控制措施。例如，可以使用湿度计对环境湿度进行实时监测，并在必要时使用除湿机或加湿设备来调整湿度至适宜范围。湿度对测量结果的修正如果在实际测量过程中无法完全消除湿度的影响，那么需要对测量结果进行修正。这可以通过对比不同湿度条件下的测量结果，建立相应的修正公式或查找表来实现。这样可以在一定程度上减小湿度对电导率测定结果的影响，提高测量的准确性。9.3湿度对电导率测定方法的影响2610测量报告详细记录测量过程包括测量原理、测量设备、测量环境、测量步骤等，确保测量结果可追溯。准确表述测量结果包括电阻率值、测量不确定度等关键数据，以定量方式表述测量结果。报告审核与签发报告需经过专业人员审核，确保内容准确无误，并由相关负责人签发。10测量报告27附录A(资料性附录)A法测量示例选择具有代表性、表面平整且无污染的纳米材料样品。确定测量样品检查测量设备准备测量环境确保测量设备（如四探针测试仪、高阻计等）处于良好状态，并进行必要的校准。确保测量环境干净、无震动，以减少外界因素对测量结果的影响。030201附录A(资料性附录)A法测量示例28附录B(资料性附录)B法测量示例制备样品按照标准方法制备单壁碳纳米管样品。进行测量通过测试电路对单壁碳纳米管样品进行电阻率测量，并记录结果。搭建测试电路根据B法要求，搭建适合的测试电路，确保测量准确。附录B(资料性附录)B法测量示例29附录C(资料性附录)C法测量示例附录C(资料性附录)C法测量示例通过四个电极与纳米材料样品接触，消除接触电阻和引线电阻的影响，实现准确测量。