ICS 17.220.20 [ 21
中华人民共和国国家标准
GB/T400072021
纳米技术 纳米材料电阻率的
接触式测量方法通则 Nanotechnology-Contacting methods for measuring the
resistivity of nanomaterials--General rules
2021-12-01实施
2021-05-21发布
国家市场监督管理总局
国家标化管理委员会 发布 GB/T40007—2021
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义
原理 4.1 静态四探针法（A法） 4.2 动态四探针法（B法） 4.3 动态四线两电极法（C法）
4
5仪器设备 5.1 通用设备 5.2 专用设备
测量条件试样制备 7.1 薄膜 7.2 浆料 7.3 粉体 7.4 膜片尺寸测定试样测量 8.1 方法选择 8.2 A法 8.3 B法 8.4 C法影响因素
6
6
X
8
9
9.1含水量对电导率测定方法的影响 9.2 施加压强对电导率测定方法的影响 9.3湿度对电导率测定方法的影响 10测量报告... 附录A（资料性附录）A法测量示例. 附录B（资料性附录） B法测量示例附录C（资料性附录） C法测量示例参考文献
0
10
13 16
19 GB/T 40007—2021
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国纳米技术标准化委员会纳米材料分技术委员会（SAC/TC279/SC1)归口。 本标准起草单位：中国科学院山西煤炭化学研究所、冶金工业信息标准研究院、江苏省特种设备安
全监督检验研究院[国家石墨烯产品质量监督检验中心（江苏)、中国科学院物理研究所、国家纳米科学中心、中国计量科学研究院、苏州晶格电子有限公司、厦门大学、宁波大学、山西美锦能源股份有限公司、 宁德时代新能源科技股份有限公司、嘉庚创新实验室。
本标准主要起草人：陈成猛、李晓明、黄显虹、栾燕、葛广路、孔庆强、任玲玲、刘、丁海龙、阮殿波孙国华、苏方远、朱庆华、周涵韬、魏奕民、王勤生、曹凌云、杜兆丽、李倩。
- GB/T40007—2021
纳米技术 纳米材料电阻率的
接触式测量方法 通则
1范围
本标准规定了纳米材料电阻率的接触式测量方法，包括测量原理、仪器设备、测量条件、测量步骤、
影响因素等。
本标准中静态四探针法（A法)适用于纳米薄膜、纳米浆料和纳米粉体的电阻率测量；动态四探针法（B法）、动态四线两电极法（C法)适用于纳米粉体电阻率的测量。
规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T32269 9纳米科技 纳米物体的术语和定义纳米颗粒、纳米纤维和纳米片
3 ：术语和定义
GB/T32269界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
纳米材料 nanomaterial 任一外部维度、内部或表面结构处于纳米尺度的材料。 [GB/T30544.1—2014,定义2.4]
3.2
电阻率 resistivity p 材料内部的电流电场强度和稳态电流密度之比，即单位体积内的体积电阻。
3.3
静态四探针法 static four probe method 纳米粉体材料预压成型，用四探针电阻率测量仪测量成型试样过程中，由于无持续施压，待测成型
试样的压实密度保持静止不变，测量该压实密度下的电阻率的方法。 3.4
动态四探针法 dynamic fourprobe method 纳米粉体材料不需预压成型，用四探针电阻率测量仪测量过程中，由于持续加压，待测样的压实密
度不断变化，测量待测样在不同压实密度下的电阻率的方法。
1 GB/T40007—2021
4原理
4.1 静态四探针法（A法）
测量原理见图1。排列成一直线的四探针垂直压在半无穷大的试样平坦表面上。外侧探针1、探针4间通电流I，内侧探针2、探针3间形成电压U回路。当试样厚度h>41时，四探针附近试样的电阻率β按照公式（1)计算，试样厚度h≤4l时，四探针附近试样的电阻率β按照公式（2)计算。
U I U
0=2元l
..(1 )
0=2元l . F
.·(2)
I
式中： 0 I 探针系数，单位为厘米（cm）； U一内侧两根电极所测的直流电压值，单位为伏特（V）； I一一外侧两根电极所施加直流电流值，单位为安培（A）；
四探针附近试样的电阻率，单位为欧姆厘米（α·cm）；
一修正系数，根据试样厚度h、直径D和探针系数1，从仪器的修正系数表查询，
F
恒流源电压表
标准电阻
A
图1静态四探针法测量原理示意图
4.2 动态四探针法（B法）
测量原理见图2。将纳米粉体材料填装绝缘试样筒中.试样一端面与排列成一直线的四探针紧密
接触，对试样筒内的试样逐步施力，使纳米粉体材料逐渐被压紧，测量试样在不同压实密度下的电阻率 β，单个压实密度状态下电阻率的测量原理和4.1中静态四探针法的测量原理一致，计算同式（1)或式（2）。测量不同压实密度d下电阻率p，直至纳米粉体材料被压实，电阻率趋于稳定，得到d-关系曲线图，见图3。 GB/T 40007—2021
恒流源
标准电阻
电压表
R
2V3
施压
图2 动态四探针法测量原理示意图
( . U),
/d
d/ (g/em)
图3d-p关系曲线
4.3 动态四线两电极法（C法）
测量原理见图4。将纳米粉体材料装入绝缘试样筒中，上、下标准电极与待测样紧密接触，且上、下标准电极连接加压装置，在一定的压力下，通过标准电极给试样两端通电流I，电压表测量上、下标准电极之间的电压U，根据欧姆定律，试样的电阻率按公式（3)计算。逐渐增加施压压力，测量不同压实密度 d下的电阻率β，直至纳米粉体材料被压实，电阻率趋于稳定，得到d-p关系曲线图，同图3。
0= 1X S
U
X10-1
.·(3)
h
式中：
试样的电阻率，单位为欧姆厘米（αQ·cm）；上、下标准电极间的电压，单位为伏特（V)；上、下标准电极间的直流电流值，单位为安培（A）；
0 U I S 材料横截面积，单位为平方毫米（mm）； h-
试样筒中试样的厚度，单位为毫米（mm）。
-
3 GB/T 40007—2021
施压
上标准电极
下标准电极
S2IC
施压
图4 动态四线两电极法电阻率测量原理
5仪器设备
5.1 通用设备
通用设备主要包括恒流电源、数字电压表、干燥箱、电子天平、厚度计或千分表。 5.2 专用设备 5.2.1A法仪器设备 5.2.1.1 压片机：最大压强至少15MPa，模具容腔直径D≥10l（该模具可将粉体试样压成厚度h≤4l 的薄圆片，1为探针间距)或D≥111（该模具可将粉体试样压成厚度h>4l的棒材或厚度h≤41的薄圆片，l为探针间距）。 5.2.1.2 涂膜机或抽滤装置。 5.2.1.3 四探针装置。 5.2.2 B法仪器设备 5.2.2.1 加压装置：加压柱接触试样端为绝缘材料。 5.2.2.2 试样筒：内衬为绝缘材料，容腔直径D≥101（该模具可将粉体试样于压制成厚度h≤4l的薄圆片）或D≥11l（该模具可将粉体试样压成厚度h>41的棒材或厚度h≤41的薄圆片）。 5.2.2.3 四探针装置：四探针除针尖外，其余部分预包埋在下（或上)加压柱绝缘材料里，针尖与加压柱处于同一平面，探针间的绝缘电阻（包括针与外壳)大于10"MQ。见图5。
4 GB/T40007—2021
11
5 6 A 8
14
VX
说明：
试样； 6- 下柱；
加压装置：上加压板；上加压柱；试样筒；
厚度游标卡尺；
13- 恒电流回路；
5-
9.
10 试样筒绝缘内壁； 11 厚度测量仪； 12- 四探针；
电压测量回路。
14-
2
压力传感器；底座；图5 5动态四探针电阻率测量仪装置示意图
7 8-
3
1 -
5.2.3C法仪器设备 5.2.3.1 恒压力加载装置，加压柱接触试样端为圆形平板装的标准电极，上、下标准电极与试样筒具有较好配合度，电极表面平整，可紧密接触试样表面；内衬为绝缘材料的试样筒。如图6所示。
o
10
6
6
11
R
8888 电源
12
OO88888888
t
源
说明：
加压装置； 2- 厚度测量仪；
试样筒内衬；下标准电极；升降导向柱；
压力传感器：
10- 试样筒；
1-
1
8 压力显示器；
电压表；
11 12 恒流电源。
5-
试样；
上标准电极；
3-
9
6
图6 6动态四线两电极电阻率仪装置示意图
5