高分子材料憑借獨二特的分子結構與性能，在現代工業(yè)及日常生活中應用廣泛。從電氣絕緣到電子器件制造，其電學(xué)性能至關(guān)重要。體積電阻率和表面電阻率作為衡量導電性能的關(guān)鍵參數，對評估材料絕緣性能、預測實(shí)際應用表現意義重大。準確測定并深入了解影響因素，有助于材料質(zhì)量控制、性能優(yōu)化及新型材料研發(fā)。

體積電阻率與表面電阻率的測定方法

1. 高阻計法（直流放大法）原理及應用

高阻計法是測定高分子材料體積電阻率和表面電阻率的常用方法。其基于直流放大器，放大通過(guò)試樣的微弱電流推動(dòng)指示儀表測量絕緣電阻。施加直流電壓 U 于試樣兩端，電流 I 在標準電阻 R0 上產(chǎn)生電壓 U0 ，當 R0 遠小于試樣絕緣電阻 Rx 時(shí)，Rx=(U/U0)?R0 。測量體積電阻時(shí)，三電極系統中保護電極接地消除表面電流干擾；測量表面電阻時(shí)，保護電極施加電壓，高壓電極接地減少體積電流影響。該方法適用于多種固體電工絕緣材料，可測 101?Ω 以下絕緣電阻。

2. 測試設備及操作流程

選用 ZST-212 體積表面電阻率測試儀配合三電極裝置進(jìn)行測量，以平板試樣測試為例，具體操作流程如下：

1、打開(kāi)設備電源開(kāi)關(guān)，預熱10分鐘。

2、打開(kāi)屏蔽箱蓋，將被測試品放置在三電極中間位置，試品應全部覆蓋下電極。

3、按照下圖的接線(xiàn)方式接好線(xiàn)，左側黑色線(xiàn)接上電極，右側紅色線(xiàn)接環(huán)電極。

4、調整環(huán)電極的位置，環(huán)電極和測量電極之間的間隙均勻。

5、關(guān)閉屏蔽箱蓋，設置施加電壓、電化時(shí)間（默認60s）和厚度。

6、同一個(gè)試品需要測量表面電阻和體積電阻時(shí)，一定要先測表面電阻后測體積電阻。將測試模式檔位開(kāi)關(guān)至需要的檔位。

7、按啟動(dòng)按鈕，觀(guān)察電阻值和檔位的變化，當檔位穩定開(kāi)始電化計時(shí)，電化時(shí)間到后記錄電阻值。

8、測試結束，觀(guān)察高壓指示燈滅，打開(kāi)試驗箱蓋，換取試品，重復步驟2～7。

9、試驗結束，關(guān)閉電源，用綢布蓋住設備，保持清潔。

3. 體積電阻率的計算（以間隙2mm為例）

4. 表面電阻率的計算

影響體積電阻率與表面電阻率的因素分析

影體積

1. 溫度的影響

溫度對高分子材料體積電阻率和表面電阻率影響顯著(zhù)。非極性聚合物導電載離子源于雜質(zhì)等，一定溫度下熱離解和偶合平衡穩定，溫度升高平衡打破，離子運動(dòng)加速，電導主導，電阻率下降。離子導電高聚物中，結晶、取向使分子密堆積，自由體積減小，離子遷移率降低，電導率下降，如聚三氟氯乙烯結晶度從 10％增加到 50％時(shí)，電導率下降 100 - 1000 倍。電子導電聚合物中，分子密堆砌利于電子傳導，電導率隨結晶度增加而增大。交聯(lián)使鏈段活動(dòng)性變差，自由體積變小，離子電導下降，但電子電導因分子間橋鍵而增大。

2.濕度的影響

濕度對高分子材料電學(xué)性能影響不容忽視。水的電導大，濕度增加時(shí)，材料表面吸附水分形成水膜，表面電阻率降低；有開(kāi)口孔隙的材料，水分進(jìn)入孔隙內部增加導電通路，體積電阻率下降。在潮濕環(huán)境下使用的電氣絕緣材料，其體積電阻率和表面電阻率降低可能影響設備正常運行，甚至引發(fā)安全隱患。

3.電場(chǎng)強度的作用

低電場(chǎng)強度下，高分子材料電阻率相對穩定。高電場(chǎng)強度時(shí)，離子遷移率增大，接近擊穿時(shí)出現大量電子遷移，體積電阻率大幅降低。實(shí)際使用中，若電場(chǎng)強度超材料承受范圍，會(huì )導致絕緣性能下降甚至電擊穿。測定時(shí)施加電壓應符合規定，以保證測量結果反映材料正常工作時(shí)的電學(xué)性能。

4.材料自身特性（分子結構與聚集態(tài)結構）

高分子材料的分子結構和聚集態(tài)結構是決定電學(xué)性能的內在因素。非極性聚合物如聚乙烯、聚丙烯，無(wú)導電離子，絕緣性能好，電阻率通常在 101? - 101?Ω?m 范圍；高極性聚合物如聚酰胺，可能發(fā)生微量本征解離，電阻率相對較低，在 1012 ～ 101?Ω?m 。共軛高聚物如聚乙炔，因共軛效應表現出半導體甚至導體特性。在聚集態(tài)結構方面，結晶、取向使離子導電高聚物電導率下降，電子導電聚合物電導率增大；交聯(lián)對離子電導和電子電導影響不同。

5.其他因素

（1）殘余電荷

試樣加工和測試中易產(chǎn)生靜電，尤其是高電阻材料。殘余電荷影響測量準確性，測量前需將試樣電極短路徹一底放電。

（2） 雜散電勢

絕緣電阻測量電路中存在熱電勢、電解電勢、接觸電勢等雜散電勢，其中電解電勢影響最大。如測量表面潮濕試樣體積電阻時(shí)，測量極與保護極間可能產(chǎn)生 20mv 電勢。試驗前可通過(guò)比較試樣加壓前后高阻計二次指示判斷有無(wú)雜散電勢，若指示不同，需排除干擾源。

（3）漏電流

高電阻材料測量中，漏電流影響顯著(zhù)。采用保護技術(shù)，在漏電路徑安置保護導體，截住雜散電流。測量體積電阻時(shí)，三電極系統的保護極即保護導體，要求保護電極和測量電極間的試樣表面電阻高于并聯(lián)元件電阻 10 - 100 倍。線(xiàn)路連接后，先檢查漏電情況，測量靈敏度范圍內儀器指示電阻值為無(wú)限大時(shí)，方可進(jìn)行測量。

面高分子材料的體積電阻率和表面電阻率是衡量電學(xué)性能的重要指標，準確測定并了解影響因素對材料應用和研發(fā)意義重大。ZST-212 體積表面電阻率測試儀等設備結合高阻計法可實(shí)現準確測量，但溫度、濕度、電場(chǎng)強度、材料特性及殘余電荷等多種因素會(huì )影響測量結果。實(shí)際應用中需綜合考慮這些因素，采取相應措施確保材料電學(xué)性能滿(mǎn)足需求。材料研發(fā)人員深入研究影響因素，有助于通過(guò)分子設計和工藝優(yōu)化開(kāi)發(fā)更優(yōu)異的高分子材料，推動(dòng)其在多領(lǐng)域的應用與發(fā)展。