В журнале прикладной физики, изданном AIP Publishing, исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне сообщают о первом прямом измерении поперечного электрического сопротивления одиночного углеродного волокна. Исследователи объединили точную пробоподготовку с техникой, называемой методом Ван дер Пау, чтобы выполнить это сложное измерение.
«Наши эксперименты подтверждают, что электрические свойства, измеренные поперек углеродного волокна, не совпадают со свойствами, измеренными по длине волокна», – сказала соавтор Нэнси Соттос.
При изготовлении углеродных волокон прочные ковалентные связи углерод-углерод выравниваются в плоскостях, параллельных оси волокна в продольном направлении. Между плоскостями в поперечном направлении существуют только слабые ван-дер-ваальсовы связи, что приводит к свойствам, зависящим от направления.
Исследователи использовали метод, известный как метод Ван дер Пау, для точного измерения удельного сопротивления углеродного волокна в поперечном направлении. Измерения сопротивления проводились на срезе углеродного волокна с использованием сфокусированного ионного пучка, подключенного к электродам для измерения электрического сопротивления.
«Наши результаты показывают, что углеродное волокно IM7 более электропроводное в направлении, параллельном длине», – сказал соавтор Сатоши Мацуо.
Ранее метод Ван дер Пау в основном использовался для измерения удельного сопротивления тонких пленок или дисков.
Исследователи вырезали кусок углеродного волокна и манипулировали им с помощью сфокусированного ионного пучка и иглы – инструмента, который чаще используется для подготовки образцов для просвечивающей электронной микроскопии.
В настоящее время исследователи работают над измерениями электрического контактного сопротивления между двумя углеродными волокнами. Электрическое сопротивление контакта зависит от удельного электрического сопротивления и площади контакта, которая также варьируется в зависимости от угла, под которым два волокна пересекают друг друга.
Затем они планируют изучить измерения поперечного электрического сопротивления на различных типах углеродных волокон с различными условиями измерения, такими как температура окружающей среды.
«Эта процедура также может применяться к другим однородным проводящим волокнистым материалам с диаметром порядка микрон, таким как проводящее полимерное волокно или металлическое волокно», – сказал Соттос.