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碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在能源生產(chǎn)、航空航天、交通運(yùn)輸和基礎(chǔ)設(shè)施方面具有非常重要的作用。雖然組成復(fù)合材料的碳纖維具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，但是由于復(fù)合材料具有復(fù)雜的層次結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料的電學(xué)性能難以量化或預(yù)測(cè)。

近日，來(lái)自于美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（University of Illinois at Urbana-Champaign，縮寫為UIUC）的科學(xué)家們首次直接測(cè)量了單根碳纖維的橫向電阻率。他們通過(guò)將精確的樣品制備與一種稱為van der Pauw技術(shù)的創(chuàng)新方法相結(jié)合，從而解決了碳纖維橫向電阻率難以測(cè)試的難題。

微電路中的碳纖維片通過(guò)鉑/碳電極與金/鉻電極電連接

在碳纖維制備過(guò)程中，較強(qiáng)的碳-碳共價(jià)鍵傾向于在縱向平行于纖維軸向的平面上排列。而在碳纖維的橫向方向上，平面之間僅出現(xiàn)弱范德華鍵，會(huì)導(dǎo)致碳纖維在橫向和縱向方向上性能的顯著差異。

通過(guò)采用van der Pauw方法，研究小組精確測(cè)量了碳纖維橫向的電阻率。電阻測(cè)量是在使用聚焦離子束切割的一片碳纖維上進(jìn)行的，并連接到電極進(jìn)行電阻測(cè)量。

UIUC教授、相關(guān)課題負(fù)責(zé)人員Satoshi Matsuo指出，通過(guò)利用van der Pauw方法測(cè)試表明：IM7 碳纖維在平行于長(zhǎng)度的方向上具有更高的導(dǎo)電性。

這種van der Pauw方法以前主要用于對(duì)薄膜或磁盤的電阻率進(jìn)行定量測(cè)試。研究小組用聚焦離子束和針頭切割并操作碳纖維切片，這是一種更常用于制作透射電子顯微鏡標(biāo)本的工具。

目前，該團(tuán)隊(duì)正在測(cè)量?jī)煞N碳纖維之間的電接觸電阻。電接觸電阻取決于電阻率和接觸面積，這也會(huì)受到兩條光纖相互交叉的角度的影響。

在后續(xù)研究工作計(jì)劃中，研究人員將會(huì)進(jìn)一步研究不同類型碳纖維在不同測(cè)量條件（如環(huán)境溫度）下的橫向電阻率。