[发明专利]一种离子电导率测试装置及采用其的测试方法

权利要求书

1.一种离子电导率测试装置，其特征在于：包括一电压/电流测试装置和一测试电极；所述测试电极包括一块体基底，于所述块体基底上设有线性排列的四个通孔，四根铂丝分别插入四个通孔内，铂丝的上端处于块体基底外部，铂丝的下端处于块体基底内部，所述线性排列是指四根铂丝的轴线处于同一平面上，四根铂丝相互平行；所述铂丝下端端面与块体基底下表面的距离为0.1-2mm之间，于所述铂丝下端端面与块体基底下表面之间的通孔内部填充有离子导体聚合物，且Nafion聚合物固体完全覆盖铂丝端面；

所述测试电极中从左至右的第2、3根铂丝与电压/电流测试装置中的电压测试端连接，所述测试电极中从左至右的第1、4根铂丝与电压/电流测试装置中的电流测试端连接。

2.如权利要求1所述离子电导率测试装置，其特征在于：所述电压/电流测试装置或为恒电位仪、或为欧姆表、或为电流表和恒压电源、或为恒电流仪。

3.如权利要求1所述离子电导率测试装置，其特征在于：所述相邻铂丝之间的距离相等，所述铂丝直径相等。

4.如权利要求1所述离子电导率测试装置，其特征在于：所述块体基底材料为聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚乙烯中的一种。

5.如权利要求1所述离子电导率测试装置，其特征在于：所述离子导体聚合物为全氟磺酸聚合物、磺化聚醚醚酮、季铵化聚砜、聚苯丙咪唑中的一种。

6.如权利要求1所述离子电导率测试装置，其特征在于：所述测试装置可检测的离子电导率的范围为0.01-1000Ω·cm。

7.如权利要求1所述离子电导率测试装置，其特征在于：所述测试装置可检测的离 子电导率的范围为0.05-100Ω·cm。

8.一种采用权利要求1-7任一所述测试装置检测离子电导率的方法，其特征在于：包括以下步骤，

(1)离子电导的测量：将待测样品制备成薄片状后紧密压合于所述测试电极中的铂丝端面上；所述测试电极中从左至右的第2、3根铂丝与电压测试端连接，所述测试电极中从左至右的第1、4根铂丝分别与电流测试端连接；于所述电压测试端上施加电压，记录电流测试端的响应电流，重复施加不同的电压2次以上，记录电流测试端的响应电流；

(2)数据处理：将上述的测得的电流作为横坐标，电压作为纵坐标作图，得电流-电压曲线，在零电位附近线性较好的一段进行线性拟合，所得拟合曲线斜率d为待测样品的离子电阻；

测试样品的离子电阻率ρ可经过ρ＝Cd进行计算，式中C为修正系数，且

C＝2π/[1/S₁+1/S₂-1/(S₁+S₂)-1/(S₂+S₃)]

其中，S₁、S₂、S₃分别为从左至右起的第1根铂丝与第2根铂丝、第2根铂丝与第3根铂丝、第3根铂丝与第4根铂丝间的距离；

待测样品的电导率值即为1/ρ。

9.如权利要求8所述检测离子电导率的方法，其特征在于：步骤(1)所述施加电压的电压范围为-1V至1V。

10.如权利要求8所述检测离子电导率的方法，其特征在于：当测试样品于铂丝所在直线上的长度大于铂丝间距的10倍以上时，合乎半无限边界条件，电导率值1/ρ可由ρ＝Cd直接计算得出。

11.如权利要求8所述检测离子电导率的方法，其特征在于：当待测样品的厚度与铂丝间距离的比小于0.5时，需进行系列样品测试，通过曲线拟合进行样品厚度与测量位置的修正。

12.如权利要求8所述检测离子电导率的方法，其特征在于：所述离子电导率测试方法可用于测量样品碳纸、碳粉、碳纤维、半导体、金属、聚合物中任一一种的离子电导率。