复合材料的热阻表征

行业/应用领域

复合材料

使用的产品

HZ 系列 (Z 箔) VHA518-11, 1 MΩ

挑战

为了在复合样品的热机械分析过程中原位测量电阻的微小变化，需要极其稳定和准确的参考电阻器。

在不同的实验室条件下进行了数小时的测试，其中陶瓷电阻技术引入了不需要的噪声和不稳定性。

解决方案

根据 Vishay 箔电阻器工程师的建议，选择了 TCR 基本为零的密封电阻器来代替陶瓷电阻器。新的参考电阻显着提高了电阻测量的稳定性和可重复性。

用户解释

研究的材料是碳纳米管和乙烯基酯树脂的复合材料，用于原位传感和结构健康监测应用，例如航空航天和海军结构。由于这种材料在施加的载荷下会改变电阻，因此当它用于纤维增强复合材料的基体相时，可以测量应力和损坏的进展。在实践中，这些应用会经历很大的温度梯度；因此，表征材料的电阻如何随温度变化具有实际重要性。

图 1：安装在热机械分析仪载物台上的样品图像。

测量

为了在热机械分析过程中进行原位电阻测量，设计了一个样品以满足热机械分析仪（图 1）和数据采集设备（NI-6218，National Instruments）的要求。如图 2 所示，NI-6218 施加电压并测量串联连接的参考电阻和样品两端的电压降。试样的电阻通过欧姆定律确定。由于 HZ 系列电阻器在长时间内极其稳定且噪声极低，因此非常适合此类测量。图 3 显示了 0.10 wt% CNT/VE 样品的典型结果。这种材料具有负但超低的 TCR，这在实际应用中可能是理想的。

图 2：电路图和与 NI-6218 的接口。

图 3：具有超低 TCR 的 0.10 wt% CNT/VE 样品的电阻曲线。