国标GB/T 31838.2体积电阻率测试电极汇总

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在体积电阻和体积电阻率的直流测量中，电极是被测材料与测量装置之间的界面，它的材料、形状与贴合状态直接决定电流能否被完整地引入测量回路。GB/T 31838.2—2019《固体绝缘材料 介电和电阻特性 第2部分：电阻特性（DC方法） 体积电阻和体积电阻率》（修改采用 IEC 62631-3-1:2016）在 5.3.3 中专门列出了电极的通用要求与典型电极材料。本文以该标准为依据，把电极相关条款做一次集中梳理。

一、电极的三电极结构：测量电极、保护电极与被保护电极

标准指出，测量误差主要来自三类因素：外来寄生电压引起的杂散电流；绝缘与试样电阻、标准电阻器或电流测量装置之间的不正常分路；以及表面电阻可能比体积电阻低一个数量级。

解决办法是"保护"：在所有关键绝缘部位插入保护导体，联接成保护系统，与测量端形成三电极系统。线路连接恰当时，杂散电流被分流到测量电路以外，试样电阻仅指两测量电极之间的绝缘电阻。标准图 1 的基本线路由测量电极、试样、保护电极和被保护电极四部分组成。对高阻材料而言，这一结构不是可选项，而是获得有效数据的前提。

二、标准对电极材料的通用要求

电极材料应具备三个基本条件：易于施加到试样上；能与试样表面紧密接触；不因自身电阻或对试样表面的污染而引入很大误差。在试验条件下，电极材料还应耐腐蚀，并应与给定形状和尺寸合适的衬垫电极一同使用。

标准还给出一个实用判据：用两种不同的电极材料或两种不同的使用方法分别测量，即可判断电极材料是否引入了很大误差，这在建立新方法或更换电极形式时尤其值得采用。

三、六类典型电极材料的适用特点

导电银漆：某些高导电率的工业银漆（气干或室温烘干）足够疏松、能透过湿气，可在加上电极之后再对试样进行条件处理，特别适合研究电阻-湿气效应与电阻随温度的变化。使用前宜证实漆中溶剂不影响试样电性能；细毛刷涂刷可使保护电极边缘光滑，圆电极可先用圆规划出轮廓再涂满内部。

蒸发或喷镀金属：当确定材料不受离子轰击、温度应力或真空处理影响时，可采用蒸发或喷镀金属的方法制备电极。

液体电极：使用液体电极往往能得到满意的结果。上电极的液体用不锈钢环框住，环的下边缘在不接触液体的一面削成锐边；液体材料可选用镓、铟、锡等，标准明确不推荐使用水银。

胶体石墨：分散在水中或其他合适媒质中的胶体石墨，可在与导电银漆相同的使用条件下使用。

导电橡胶：优点是装卸方便快捷，由于只在测量时才放到试样上，因此不妨碍试样的条件处理。其绝缘电阻应小于1 000 Ω，并应足够柔软，在约 2 kPa（0.2 N/cm²）压力下与试样紧密接触；ISO 868 规定的邵氏硬度 65～85 的材料适合使用。需注意，其测量结果比金属电极高百分之几十到百分之几百。

金属箔：可粘贴在试样表面测量体积电阻，但不适用于测量表面电阻，普遍采用铝箔和锡箔，用少量凡士林、硅脂或硅油作粘贴剂。所有粘贴剂都可能影响结果，宜尽可能少量使用；粘贴时应在平稳压力下消除褶皱并把多余粘贴剂赶到箔边缘，再用干净薄纸擦去。该技巧仅适用于表面非常平滑的试样，粘贴剂薄层可减小到0.002 5 mm 或更薄。

四、电极与试样的配合要求

试样厚度应尽量与实际产品厚度相同；如无其他规定，推荐长和宽大于或等于100 mm、厚度 (1.0±0.5) mm 的平板试样。按标准推荐，热塑性与热固性成型部件、玻纤增强不饱和聚酯模压件（SMC/BMC）为 100 mm×100 mm×(3～5) mm，弹性材料为 100 mm×100 mm×3 mm。无相关产品标准时，试样数量至少为 3 个。

加装电极前应在至少5 个不同点上测量厚度，试样厚度与电极尺寸的精度要求为 ±1%——电极有效面积直接进入计算式 ρ = Rx·A/h，面积与厚度的偏差会等比例传递到结果。试样还应按 IEC 60212 环境条件 B 处理，即 23 ℃、相对湿度 50% 条件下至少 4 天。

五、电极引入偏差的常见来源与核查

除材料本身外，以下几类电极因素最易造成偏离：接触不充分留下的微气隙使电流通道变窄、读数偏高；金属箔粘贴剂过厚或残留改变有效界面；导电橡胶的固有偏差使不同电极形式的结果不可直接比较；保护电极缺失或连接不当时，低一个数量级的表面电流混入体积分量；电极尺寸超差则直接影响计算结果。

标准给出的核查方法简单有效：断开电源与试样的连线测量一次，设备在其灵敏度范围内应指示无穷大电阻；若有已知阻值的标准电阻，可用来检查设备运行是否良好。测量前还应使试样处于介电稳定状态，逐步增加电流测量装置灵敏度，观察短路电流直至恒定。

六、核心总结

电极在体积电阻率测量中既是"入口"也是"误差源"。标准对电极材料的选择、保护结构的搭建、试样与电极的尺寸精度以及核查方法都给出了可执行的规定。把这些要求固化进作业规程，并在报告中注明所用电极形式与尺寸，是让不同批次、不同实验室数据具备可比性的基础。

表1｜GB/T 31838.2 典型体积电阻率测试电极汇总

来源：北京冠测精电仪器设备有限公司