周曉雨

（安徽師范大學皖江學院，安徽 蕪湖 241000）

導電材料在國防工業(yè)和國民經(jīng)濟生活的各個領域都有著很廣泛的應用，近年來，隨著人們對物質(zhì)導電性基本原理的深入探究，許多具有高導電性能的合成金屬、導電聚合物等出現(xiàn)在人類的日常生活和生產(chǎn)中。在此研究的基礎上，本文主要概述了物質(zhì)導電性的研究背景和意義，以及金屬電阻率的測定實驗，了解了這些基本的物理特性以后，討論了石墨烯新型導電材料的應用現(xiàn)狀以及其未來的發(fā)展前景以及應用價值。

導電性是描述物質(zhì)物理性能的重要參數(shù)。早在很久之前，人們就發(fā)現(xiàn)，用毛皮摩擦過的琥珀能夠吸引很多輕小的物體。在之后的研究中，人們又發(fā)現(xiàn)多種材料如玻璃、水晶等經(jīng)過摩擦以后，同樣能夠吸引輕小物體。因此，我們就把這種經(jīng)過摩擦后能夠吸引輕小東西的物體稱為帶電體，同時，把經(jīng)過摩擦使物體有了電荷的過程稱為摩擦起電。在我們的日常生活中，摩擦起電現(xiàn)象應用十分廣泛。

在物質(zhì)導電性能理論研究日趨完善的同時，人們對物質(zhì)導電的實驗探究也在同步進行。借助直流四端電極法、四探針法以及三端電測量等實驗方法，人們得出不同物質(zhì)的導電性能與溫度、壓強、磁場等各種外界環(huán)境之間的變化關(guān)系。隨著研究的深入，人們已經(jīng)基本探明了各種常見物質(zhì)的導電性，也了解到一些合金材料、高分子材料、玻璃、某些液體和氣體的導電性。另外，隨著人們對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)認識的進一步深入探討，對物質(zhì)導電理論的探索也將進入新的階段。

1 金屬電阻率的測定實驗

電阻率是表示物質(zhì)電阻特性的一個物理量，根據(jù)歐姆定律和電阻定律，某種物質(zhì)的電阻率可以通過該電阻絲的長度L、橫截面積S 以及其電阻R 計算得出：

實驗步驟：

第一步，用螺旋測微器在待測金屬絲不同位置上各測一次直徑，通過多次測量和計算求出待測金屬絲直徑的平均值d；第二步，按照電路圖連接實驗電路，同時，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使滑動變阻器接入電路部分的阻值處于最大的位置；第三步，用毫米刻度尺測量待測金屬絲的有效長度（即接入電路部分的金屬絲長度），多次測量求出待測金屬絲接入電路部分有效長度的平均值L。第四步再次檢查實驗電路，確認無誤后閉合開關(guān)，改變滑動變阻器滑片的位置，然后，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)值I 和U，將其填入對應的記錄表格內(nèi)，多組讀數(shù)結(jié)束后斷開開關(guān)，根據(jù)相應公式求出待測金屬絲電阻的平均值R；第五步將測得的R、L、d代入電阻率的計算公式中，最終求出待測金屬絲的電阻率ρ；最后，整理好實驗器材，實驗結(jié)束。

表1 金屬絲的長度和直徑

表2 金屬絲的電阻

根據(jù)表1 和表2 中的測量數(shù)據(jù)，求出待測金屬絲的電阻率為：

通過分析可得，在本次實驗過程中，誤差主要來源于三個方面：一是待測金屬絲的直徑和長度測量以及電流表和電壓表讀數(shù)所產(chǎn)生的誤差；二是由于本實驗采用電流表外接法，會導致測量值偏??；三是隨著待測金屬導線通電后發(fā)熱，會使得測量值偏大，造成實驗誤差。

2 簡述新型碳納米材料石墨烯導電性能方面的應用

隨著人們對碳材料的深入認識和了解，越來越多的新型碳材料漸漸被人們發(fā)現(xiàn)，其中，石墨烯作為已知的強度最高的物質(zhì)，由于其具有優(yōu)越的導電性、很高的熱力學穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，因此，這種新型的碳納米材料在生產(chǎn)和生活中的應用價值成為人們研究的熱點。石墨烯是一種由碳原子以sp2 雜化軌道成鍵，具有非常獨特的二維平面構(gòu)造的新型材料，正是由于石墨烯這種特殊的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使其分子表面被一層巨大的電子云包圍，這就使石墨烯在室溫下的載流子遷移率相比傳統(tǒng)的硅材料等提高了數(shù)10 倍，可以快速地輸送電能，在定向?qū)щ娦阅芊矫姹憩F(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。隨著科技的快速發(fā)展，人們越來越關(guān)注清潔能源的運用，氫能源的應用漸漸融入人們的生活和生產(chǎn)之中，而石墨烯本身良好的導電性能，以及在回收處理過程中的環(huán)保性，因此，將石墨烯材料和電極材料相結(jié)合，在原有的制止工藝上進行改進，進而制造出具有更好導電性以及環(huán)保優(yōu)勢的新型燃料電池。

3 結(jié)語

隨著科學理論知識和實驗技術(shù)的快速發(fā)展，人們對于高分子材料、合金材料等新型導電材料提出了更多、更高的要求，對于具有優(yōu)良綜合性能且具有高導電性材料的需求也越來越大，因此，本文在深入了解物質(zhì)導電性的基本原理上，簡單介紹了金屬絲電阻率的測定實驗，在本文的最后簡單敘述了新型材料石墨烯在導電方面的應用，對于進一步拓寬物質(zhì)材料在導電方面的發(fā)展具有非常重要的實際意義。