本发明专利技术公开了一种离子-电子混合导体材料的离子电导率测试方法，基于电子阻塞后测量特测混合电导材料的离子电导率因测量尺寸范围的变化而引起的电阻变化而计算得到其离子电导率。在测试过程中，这一方法可以避免因切割材料而导致的加工工序，从而导致材料本身在加工过程中的损耗。同时，也能避免因为材料尺寸改变而导致的测量误差。本发明专利技术测量方法简单方便，同时最大程度上减少了误差。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种材料导电性能测试的方法，特别是设及一种离子-电子混合导体 材料的导电性能的测量方法，应用于功能导电材料
技术介绍
混合导体指的是一种同时具有氧离子和电子导电能力的陶瓷材料。目前，混合导 体主要包括双相混合导体和单相混合导体。双相混合导体是指W纯离子导体为基础，通过 添加贵金属或电子导电的氧化物，使其在材料中形成连续的第二相，电子和氧离子分别从 不同的相通过；单相混合导体主要是巧铁矿及其衍生结构的化合物。其中，巧铁矿结构混合 导体是通过向某些巧铁矿结构的金属氧化物中渗杂低价金属元素离子和过渡金属元素离 子造成氧穴位缺陷和电子或电子空穴，从而使之同时具备氧离子和电子导电的能力。混合 导体材料有着广泛的应用和应用背景，例如可用于制备固体氧化物燃料电池（S0FC)的阴 极电极W及透氧膜、传感器等。固体氧化物燃料电池阴极电极及透氧膜等都要求材料同时具有高的离子电导率 和电子电导率，百传感器则要求材料具有高的离子电导率和低的电子电导率。因此对混 合导体材料性能研究要求能够区分测量离子和电子两种载流子的电导率。传统的直流四 电极及交流阻抗谱法只能测量混合导体的总电导率。浓差电池法是通过测量离子或电子 的迁移数，即离子或电子电导占总电导中的份额来得到离子或电子电导率，通常只适用于 两者的迁移数在同一数量级时。而对于巧铁矿型混合导体，该种电子电导率远远大于离 子电导率的混合导体，会因为浓差电池产生的电位差太小而难W得到准确的离子电导率 体。基于测量氧放射性同位素扩散速率的方法则要求昂贵的特殊设备。目前，主要采用 化化-Wagner(H-W)极化法，即通过使用离子或电子阻塞电极分别阻塞离子或电子电流来测 量电子或离子电导率。但通过共烧结或加压直接接触的方法将阻塞电极与待测样品连接在 一起组成电化学电池，不可避免的会造成接触电阻，同时会在阻塞电极与待测样品的两相 界面处产生一定程度的电极极化现象，而目前的H-W法忽略了接触电阻和极化界面电阻， 导致测量结果不够准确。特别是在高温条件下，当样品与阻塞电极的电阻降低时，会对测量 结果产生较大的影响。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种 ，基于H-W法原理，能够准确快速测量混合 导体的离子电导率，可避免在传统的电导率测试方法中因切割材料而导致的加工工序，不 会导致材料本身在加工过程中的损耗，也能避免因为材料尺寸改变而导致的测量误差。 为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用下述技术方案： 一种，包括如下步骤： a.将离子-电子混合导体材料的粉体烧结制备成圆柱长条或立方长条混合导体材料 试样后，测量混合导体材料试样尺寸，并计算出混合导体材料试样的横截面积s; b.用物质的量的百分比为8mol%的氧化锭稳定氧化错基体材料来制备长条形的阻塞 电极，所述阻塞电极的横截面与在所述a中制备的混合导体材料试样的横截面形状相同且 横截面积相等； C.将在所述a中制备的混合导体材料试样端面与在所述b中制备的阻塞电极端面 紧密接触形成接触导电界面，组成结构依次为第=销电极-阻塞电极-混合导体材料试 样-第一销电极-第二销电极的电化学导电结构体系，其中第一销电极、第二销电极和第S 销电极均为圆环形电极，各圆环形电极分别缠绕在阻塞电极、混合导体Li处和混合导体L2 处，其中混合导体Li处和混合导体L2处分别为与阻塞电极接触的混合导体材料试样端面距 离为Li和L2的混合导体试样上的相应位置； d.用四端子法测得两端电极分别为第一销电极和第=销电极时，在第一销电极和第 =销电极之间的混合导体试样部分的电阻为Ri;用四端子法测得两端电极分别为第二销电 极和第=销电极时，在第二销电极和第=销电极之间的混合导体试样部分的电阻为R2;根 据公式巧二（L.1 一L, ) /计算出离子-电子混合导体材料的离子电导 率IT|，其中Li和L2分别为与在所述b中制备的阻塞电极接触的混合导体材料试样端面距离 第一销电极和第二销电极的距离，其中S为混合导体材料试样的横截面积。 本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点： 1. 本专利技术利用电子阻塞后待测混合导体的测量范围发生变化引起的电阻变化而计算 得到其离子电导率，由于混合导体与阻塞电极的接触情况前后没有发生变化，故在计算时 可W消去界面电阻，阻塞电极电阻W及销电极电阻； 2. 本专利技术方法无须改变样品的几何形状，避免加工所带来的操作不便，实验过程简单 易行，同时减少了其他因素的误差影响。【附图说明】 图1是本专利技术优选实施例测试离子-电子混合导体材料试样的离子电导率的电化 学导电结构示意图。[000引图2是本专利技术优选实施例两端电极分别采用第一销电极和第S销电极时的等效 电路不意图。 图3是本专利技术优选实施例两端电极分别采用第二销电极和第S销电极时的等效 电路不意图。 图4是本专利技术优选实施例混合导体的离子电导率随温度变化曲线图。【具体实施方式】本专利技术的优选实施例详述如下： 实施例一： 在本实施例中，参见图1~图4, 一种， 其特征在于，包括如下步骤： a.将离子-电子混合导体材料的粉体烧结制备成圆柱长条或立方长条的混合导体材 料试样2后，测量混合导体材料试样2尺寸，并计算出混合导体材料试样2的横截面积S; b.用物质的量的百分比为8mol%的氧化锭稳定氧化错基体材料来制备长条形的阻塞 电极1，所述阻塞电极1的横截面与在所述a中制备的混合导体材料试样2的横截面形状相 同且横截面积相等，使所述阻塞电极1的端面完全覆盖接触混合导体材料试样2的端面； C.将在所述a中制备的混合导体材料试样2端面与在所述b中制备的阻塞电极1端 面紧密接触形成接触导电界面，组成结构依次为第=销电极-阻塞电极1-混合导体材料试 样2-第一销电极-第二销电极的电化学导电结构体系，其中第一销电极、第二销电极和第 =销电极均为圆环形电极，各圆环形电极分别缠绕在阻塞电极1、混合导体Li处和混合导体 L2处，其中混合导体L1处和混合导体L2处分别为与阻塞电极1接触的混合导体材料试样2 端面距离为Li和L2的混合导体试样2上的相应位置； d.用四端子法测得两端电极分别为第一销电极和第=销电极时，在第一销电极和第 =销电极之间的混合导体试样2部分的电阻为Ri;用四端子法测得两端电极分别为第二销 电极和第S销电极时，在第二销电极和第S销电极之间的混合导体试样2部分的电阻为R2; 根据公式0^1二fLi- /|；sxH/XI计算出离子-电子混合导体材料2的离子 电导率ff|，其中Li和L2分别为与在所述b中制备的阻塞电极1接触的混合导体材料试样2 端面距离第一销电极和第二销电极的距离，其中S为混合导体材料试样2的横截面积。 本实施例方法的原理是在外加电场的作用下，混合导体中的离子和电子定向迁移 产生电流，但是由于阻塞电极的作用，使混合导体中的电子或电子空穴产生极化，最终停止 迁移，此时混合导体中的电流全部是由于离子的迁移造成的。将该电池等效于如图2和图 3所示；阻塞电极1电阻Rb，阻塞电极1和混合导体材料试样2接触的界面电阻而，销电极 电阻Rp和混合导体材料试样2 -部分的电阻R1组成的串联电路，则有； R=R本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子‑电子混合导体材料的离子电导率测试方法，其特征在于，包括如下步骤： a. 将离子‑电子混合导体材料的粉体烧结制备成圆柱长条或立方长条混合导体材料试样后，测量混合导体材料试样尺寸，并计算出混合导体材料试样的横截面积S；b. 用物质的量的百分比为8mol%的氧化钇稳定氧化锆基体材料来制备长条形的阻塞电极，所述阻塞电极的横截面与在所述a中制备的混合导体材料试样的横截面形状相同且横截面积相等；c. 将在所述a中制备的混合导体材料试样端面与在所述b中制备的阻塞电极端面紧密接触形成接触导电界面，组成结构依次为第三铂电极‑阻塞电极‑混合导体材料试样‑第一铂电极‑第二铂电极的电化学导电结构体系，其中第一铂电极、第二铂电极和第三铂电极均为圆环形电极，各圆环形电极分别缠绕在阻塞电极、混合导体L1处和混合导体L2处，其中混合导体L1处和混合导体L2处分别为与阻塞电极接触的混合导体材料试样端面距离为L1和L2的混合导体试样上的相应位置； d. 用四端子法测得两端电极分别为第一铂电极和第三铂电极时，在第一铂电极和第三铂电极之间的混合导体试样部分的电阻为R1；用四端子法测得两端电极分别为第二铂电极和第三铂电极时，在第二铂电极和第三铂电极之间的混合导体试样部分的电阻为R2；根据公式计算出离子‑电子混合导体材料的离子电导率，其中L1和L2分别为与在所述b中制备的阻塞电极接触的混合导体材料试样端面距离第一铂电极和第二铂电极的距离，其中S为混合导体材料试样的横截面积。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：甄强，谭威，李榕，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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