研究人员测量单个碳纤维的横向电阻率

碳纤维增强聚合物复合材料结构在能源生产、航空航天、交通运输和基础设施建设等领域具有非常重要的作用。

然而，由于组成碳纤维的导电性和复合材料复杂的层次结构，复合材料的电学行为很难量化或预测。

来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的科学家们提出了第一个直接测量单个碳纤维横向电阻率的方法。他们将一种准确的样品制备方法与一种叫做范德波技术的方法结合起来，实现了这一困难的测量。

这项研究已经在应用物理学杂志,通过每年出版．

我们的实验证实了碳纤维横向的电学特性与碳纤维纵向的电学特性是不一样的．

Nancy Sottos，研究合著者，伊利诺伊大学香槟分校

在碳纤维的制造过程中，碳碳共价键在纵向方向上倾向于在平行于纤维轴的平面上排列。

在横向上，平面间仅出现弱范德华键导致了方向相关的性质。

利用范德波方法，研究小组精确地测量了碳纤维的横向电阻率。

电阻测量是在用聚焦离子束切割的碳纤维片上进行的，并将其连接到电极上进行电阻测量。

我们的结果表明，IM7碳纤维在与长度平行的方向上更导电．

Satoshi Matsuo，研究合著者，伊利诺伊大学香槟分校

范德波方法以前主要用于量化薄膜或圆盘的电阻率。研究小组用聚焦离子束和针(一种更常用于制作透射电子显微镜标本的工具)切割和操作碳纤维切片。

目前，该团队正在测量两个碳纤维之间的电接触电阻。

电接触电阻是基于电阻率和接触面积，它也根据两根纤维交叉的角度而不同。

下一步，研究人员计划研究在环境温度等不同测量条件下，对不同类型碳纤维的横向电阻率的测量。

这种方法也适用于其他微米级直径的均质导电纤维材料，如导电聚合物纤维或金属纤维欧洲杯足球竞彩．

Nancy Sottos，研究合著者，伊利诺伊大学香槟分校

期刊引用:

松尾、S。等．(2021)采用范德波法测量单碳纤维横向电阻率。应用物理学杂志．doi.org/10.1063/5.0060126．

来源:https://www.aip.org/