[发明专利]高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量方法

说明书

本发明提供一种高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量方法，属于电学性质测量技术领域。包括：将待测固体材料进行超声波清洗后烘干，组装于阻抗谱原位测量装置进行高温高压试验，记录阻抗谱数据；对阻抗谱数据进行等效电路拟合得出电容值；基于电容值计算待测固体材料的表观测量介电常数并进行边缘效应校正，得到最终测量介电常数；阻抗谱原位测量装置包括：叶蜡石、加热器、两个板形铂电极及两个圆柱形堵头；叶蜡石上贯穿有开孔，开孔内设置有若干个套接的圆环形不锈钢片；两个电极相对设置在最内层不锈钢片内，且分别与阻抗/增益‑相位阻抗谱分析仪的两端连接。能够在高温高条件下对待测固体材料的介电常数的性质进行研究。

本申请是名为《一种高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量装置及方法》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2021年08月24日，申请号为202110972690.7。

技术领域

本说明书涉及介电材料的电学性质测量技术领域，尤其涉及一种高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量方法。

背景技术

介电材料的电学性质是人们了解物质微观结构最为重要的窗口之一，其与物质的光学、电学、热学、流变学以及扩散和电磁特性等有着固有的内在联系。高温高压条件下介电材料的电学性质与外部热力学条件间的定量关系可为人们求解物质的微观结构参数提供多种约束条件。固体材料如石英及其高压相在地球内部广泛存在，是地壳的主要造岩矿物之一。因此，有必要提供一种高温高压条件下能够测量固体材料介电常数性质的装置及方法，以便于开展高温高压条件下固体材料介电常数性质的试验研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量方法，以便于开展高温高压条件下固体材料介电常数性质的试验研究。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量方法，包括：

步骤S1、预先准备若干个高度不同的圆柱体形状的待测固体材料；所述待测固体材料的两个顶面经过1000目金刚石砂纸打磨处理；

步骤S2、将所述待测固体材料在无水乙醇中用超声波清洗机进行清洗；

步骤S3、将经过清洗处理的待测固体材料进行烘干处理；

步骤S4、将经过烘干处理的所述待测固体材料分别组装于阻抗谱原位测量装置后进行高温高压试验；试验过程中先采用0.5GPa/h的升压速率升到预定压力后再以20℃/min升温速率自动升温，待温度稳定至预定值后稳定15-20min，然后用阻抗/增益-相位阻抗谱分析仪在10^-1-10⁷Hz频率范围内多次测量并记录所述待测固体材料的阻抗谱数据；

所述阻抗谱原位测量装置包括：叶蜡石、加热器、第一板形铂电极、第二板形铂电极、第一圆柱形堵头及第二圆柱形堵头；

所述叶蜡石的两个相对的端面之间贯穿有一圆柱形开孔；所述圆柱形开孔内设置有加热器；所述加热器由若干个不同直径的圆环形不锈钢片套接而成；所述第一板形铂电极及所述第二板形铂电极设置在所述加热器最内层的圆环形不锈钢片的空腔内，且所述第一板形铂电极和所述第二板形铂电极相对设置；所述第一板形铂电极和所述第二板形铂电极用于夹持待测固体材料；所述第一板形铂电极通过第一引线与阻抗/增益-相位阻抗谱分析仪的一端电性连接，所述第二板形铂电极通过第二引线与所述阻抗/增益-相位阻抗谱分析仪的另一端电性连接；所述待测固体材料与所述加热器最内层的圆环形不锈钢片之间填充有若干层可切削氧化铝填充物，在所述可切削氧化铝填充物中设置有金属薄膜，所述金属薄膜电性连接有接地导线；所述第一圆柱形堵头用于封闭所述圆柱形开孔的一端，所述第二圆柱形堵头用于封闭所述圆柱形开孔的另一端；