油罐車尾為什么安裝了條鐵鏈？

本期為吉時利熱門應(yīng)用案例分享第二期，讓我們先以一個生活中的場景為例，帶著問題出發(fā)

如果你仔細(xì)觀察過油罐車，你會發(fā)現(xiàn)油罐車車尾通常都安裝了一條鐵鏈，可是你有沒有想過它的存在有何意義呢？難道這根鐵鏈和灑水車經(jīng)過時播放的音樂一樣，只是為了提醒我們油罐車來了嗎？

其實(shí)不然，作為運(yùn)輸石油衍生品的專屬用車，在它金屬制作的車身里，裝著諸如汽油、煤油等很多類型的燃油。盡管工作人員已經(jīng)從控制車內(nèi)氧氣含量等各個方面，來降低燃油燃燒的可能性，然而在整個運(yùn)輸過程中，一旦遇到不平的地勢或者擁擠的交通，勢必會造成速度上的改變，進(jìn)而造成燃油的晃動，導(dǎo)致燃油和車壁的不斷摩擦和碰撞，這樣就會使油槽充滿或正或負(fù)的電荷。

可是汽車的輪胎材質(zhì)是橡膠做的，橡膠本身是一種不良導(dǎo)體，具有過大的電阻率。當(dāng)對橡膠施加電壓時，其內(nèi)部的電子無法順利移動，因而無法使電荷及時導(dǎo)出，電荷的不斷聚集會產(chǎn)生靜電，而當(dāng)達(dá)到一定靜電電位時，就會引起電荷的放電，也就是我們常說的電火花，這對于燃油這種易燃的東西來說是非常危險的，即便是零星的火花，也可以將油罐車引燃并產(chǎn)生爆炸，造成無法預(yù)估的損失和傷亡事故。

鐵鏈在安全上的重要性

所以也正是為了防止這樣的風(fēng)險產(chǎn)生，人們便在汽車后面綁上一根鐵鏈，就像“接地線”一樣。這條鐵鏈的作用是：

將油罐感應(yīng)的靜電導(dǎo)走，避免與外界物質(zhì)發(fā)生跳火；

使油罐車和整個裝卸油設(shè)備保持等電位，防止出現(xiàn)電位差；

對油料中電荷有加快泄漏的作用。

這就體現(xiàn)出了油罐車后面拖著一根鐵鏈的重要性了！

那為什么現(xiàn)在我們在路上見到的油罐車后面幾乎都沒有鐵鏈的拖尾了呢？

其實(shí)是由于，現(xiàn)在的輪胎橡膠中都摻雜了一定濃度的碳黑。碳黑在塑膠工業(yè)的一個重要應(yīng)用就是導(dǎo)電性能，通過控制碳黑的添加量能得到不同導(dǎo)電率的聚合物。再摻用一定量的碳黑后，可使這些材料的電阻率降低至100Ω*cm以下，使高電阻的高分子材料變成具有半導(dǎo)電性能或抗靜電屏蔽性能的材料，可用于生產(chǎn)高壓電纜的導(dǎo)電屏蔽材料、油罐車的輪胎橡膠和制作高精度電子產(chǎn)品的防靜電包裝材料。

如何量化材料的電阻率？

那么我們應(yīng)該用什么方式方法來量化材料的電阻率呢？電阻率測定有兩種基本方法：體積和表面電阻率。

體積電阻率測量

體積電阻率測量一般采用下圖1所示的測試夾具完成，將電壓源V-Source施加到上電極，測試流經(jīng)測試樣品的小電流I，

圖1. 測試夾具

表面電阻率測試

表面電阻率測量一般采用下圖2所示的電極配置，將電壓源V-Source施加到環(huán)狀電極上，再測試樣品表面上的電流從保護(hù)電極流向主電極的電流，即表面電流I。

圖2. 電極配置

復(fù)雜聚合物材料和超高電阻測試

當(dāng)我們測的材料并非一種均質(zhì)材料，而是像上面所述的是一種橡膠摻雜了碳黑的聚合物的時候，又會出現(xiàn)什么測試測量問題呢？

我們會發(fā)現(xiàn)隨著我們施加在樣品上的+V持續(xù)一段施加后，聚合物中的碳黑顆粒，會漸漸的形成更利于電流流過的導(dǎo)電通路，導(dǎo)致測試電流慢慢變大，那這顯然并不是我們想去真正表征的材料本身電阻率特性，這時候我們只需要將樣品兩端的+V反向成－V即可破壞掉已經(jīng)建立的導(dǎo)點(diǎn)通路，再進(jìn)行均值化測試測量了。（以體積電阻率測試舉例，見下圖示意）

圖3. 以體積電阻率測試舉例

在測試一些復(fù)雜聚合物材料或者超高電阻和電阻率的時候，為了提高測試結(jié)果的重復(fù)性，我們會用一種叫做交變極性測量法的方式來實(shí)現(xiàn)（alternating polarity measurement method）。實(shí)際測試流程如下，施加一個正電壓＋V，等待指定的時間（下圖選擇等待15秒），然后進(jìn)行電流測量；緊接著，施加一個同樣大小的負(fù)電壓－V，等待相同的時間（15秒），再進(jìn)行一次電流測量。

圖4. 交變極性測量法

Keithley完整的高電阻率測量解決方案

可以使用以下套件，采用標(biāo)準(zhǔn)ASTM D-257“絕緣材料的DC電阻或電導(dǎo)”規(guī)定的方法執(zhí)行高電阻率測量：6517B靜電計(jì)/高阻表+8009夾具盒+KickStart HRMA測試軟件。

■ Keithley 6517B靜電計(jì) / 高阻表是全球科研實(shí)驗(yàn)室靈敏測量的標(biāo)準(zhǔn)。吉時利在弱電測量方面擁有60多年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，吉時利靜電計(jì)能夠可靠地測量最低10aA (10×10-18A) 電流、最低1fC電荷，并支持最高 1018Ω 的電阻測量。6517B還能夠測量高達(dá)200V的最大電壓范圍，輸入阻抗超過200TΩ。所有這些性能都融合在一臺儀器中，操作起來像數(shù)字萬用表一樣簡便。

■ 8009電阻率測試夾具滿足美國測試材料協(xié)會 (ASTM) D257標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的絕緣材料DC電阻或電導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)測試方法。8009與6517B相結(jié)合，為進(jìn)行優(yōu)質(zhì)安全的電阻率測量提供了完整的系統(tǒng)。8009帶有6517B-ILC-3安全互鎖電纜、7078-TRX-3三同軸到三同軸電纜及 8607 1kV源電壓香蕉插口成套電纜。

■ KickStart高電阻率應(yīng)用控制著執(zhí)行所需測量的靜電計(jì)和測試夾具，進(jìn)行ASTM- D-257標(biāo)準(zhǔn)電阻率測量。它可以以高達(dá)1000V電壓測試材料，確定高達(dá)1018 Ω-cm的電阻率，分析電流隨時間變化的階躍響應(yīng)圖，確定測量要等多長時間被測材料才會穩(wěn)定，分析多個讀數(shù)圖，確保獲得穩(wěn)定一致的測量。KickStart高阻應(yīng)用采用交換電極技術(shù)，消除固有的背景電流，實(shí)現(xiàn)最準(zhǔn)確的電阻率測量。還可以使用這個應(yīng)用，使用選配的熱電偶和相對濕度探頭，觀測電阻率與溫度和相對濕度的關(guān)聯(lián)度。