浅谈物质的导电性

周晓雨

（安徽师范大学皖江学院，安徽 芜湖 241000）

导电材料在国防工业和国民经济生活的各个领域都有着很广泛的应用，近年来，随着人们对物质导电性基本原理的深入探究，许多具有高导电性能的合成金属、导电聚合物等出现在人类的日常生活和生产中。在此研究的基础上，本文主要概述了物质导电性的研究背景和意义，以及金属电阻率的测定实验，了解了这些基本的物理特性以后，讨论了石墨烯新型导电材料的应用现状以及其未来的发展前景以及应用价值。

导电性是描述物质物理性能的重要参数。早在很久之前，人们就发现，用毛皮摩擦过的琥珀能够吸引很多轻小的物体。在之后的研究中，人们又发现多种材料如玻璃、水晶等经过摩擦以后，同样能够吸引轻小物体。因此，我们就把这种经过摩擦后能够吸引轻小东西的物体称为带电体，同时，把经过摩擦使物体有了电荷的过程称为摩擦起电。在我们的日常生活中，摩擦起电现象应用十分广泛。

在物质导电性能理论研究日趋完善的同时，人们对物质导电的实验探究也在同步进行。借助直流四端电极法、四探针法以及三端电测量等实验方法，人们得出不同物质的导电性能与温度、压强、磁场等各种外界环境之间的变化关系。随着研究的深入，人们已经基本探明了各种常见物质的导电性，也了解到一些合金材料、高分子材料、玻璃、某些液体和气体的导电性。另外，随着人们对物质微观结构认识的进一步深入探讨，对物质导电理论的探索也将进入新的阶段。

1 金属电阻率的测定实验

电阻率是表示物质电阻特性的一个物理量，根据欧姆定律和电阻定律，某种物质的电阻率可以通过该电阻丝的长度L、横截面积S 以及其电阻R 计算得出：

实验步骤：

第一步，用螺旋测微器在待测金属丝不同位置上各测一次直径，通过多次测量和计算求出待测金属丝直径的平均值d；第二步，按照电路图连接实验电路，同时，调节滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入电路部分的阻值处于最大的位置；第三步，用毫米刻度尺测量待测金属丝的有效长度（即接入电路部分的金属丝长度），多次测量求出待测金属丝接入电路部分有效长度的平均值L。第四步再次检查实验电路，确认无误后闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，然后，读出几组相应的电流表、电压表的示数值I 和U，将其填入对应的记录表格内，多组读数结束后断开开关，根据相应公式求出待测金属丝电阻的平均值R；第五步将测得的R、L、d代入电阻率的计算公式中，最终求出待测金属丝的电阻率ρ；最后，整理好实验器材，实验结束。

表1 金属丝的长度和直径

表2 金属丝的电阻

根据表1 和表2 中的测量数据，求出待测金属丝的电阻率为：

通过分析可得，在本次实验过程中，误差主要来源于三个方面：一是待测金属丝的直径和长度测量以及电流表和电压表读数所产生的误差；二是由于本实验采用电流表外接法，会导致测量值偏小；三是随着待测金属导线通电后发热，会使得测量值偏大，造成实验误差。

2 简述新型碳纳米材料石墨烯导电性能方面的应用

随着人们对碳材料的深入认识和了解，越来越多的新型碳材料渐渐被人们发现，其中，石墨烯作为已知的强度最高的物质，由于其具有优越的导电性、很高的热力学稳定性和化学稳定性，因此，这种新型的碳纳米材料在生产和生活中的应用价值成为人们研究的热点。石墨烯是一种由碳原子以sp2 杂化轨道成键，具有非常独特的二维平面构造的新型材料，正是由于石墨烯这种特殊的结构性质，使其分子表面被一层巨大的电子云包围，这就使石墨烯在室温下的载流子迁移率相比传统的硅材料等提高了数10 倍，可以快速地输送电能，在定向导电性能方面表现出巨大的优势。随着科技的快速发展，人们越来越关注清洁能源的运用，氢能源的应用渐渐融入人们的生活和生产之中，而石墨烯本身良好的导电性能，以及在回收处理过程中的环保性，因此，将石墨烯材料和电极材料相结合，在原有的制止工艺上进行改进，进而制造出具有更好导电性以及环保优势的新型燃料电池。

3 结语

随着科学理论知识和实验技术的快速发展，人们对于高分子材料、合金材料等新型导电材料提出了更多、更高的要求，对于具有优良综合性能且具有高导电性材料的需求也越来越大，因此，本文在深入了解物质导电性的基本原理上，简单介绍了金属丝电阻率的测定实验，在本文的最后简单叙述了新型材料石墨烯在导电方面的应用，对于进一步拓宽物质材料在导电方面的发展具有非常重要的实际意义。