碳纤维水泥基复合材料压敏性应用研究

鉴于短切碳纤维和碳纤维毡水泥基复合材料(CFCC)具有很好的压敏性,对CFCC的压敏性进行了应用研究.研制了CFCC涂层混凝土偏心柱模型,采用四电极测电阻法并利用差动原理极大提高了敏感性,同时可实现温度补偿.通过实验对试样进行偏心受压,并对受压载荷、受拉面应变和差动电压数据进行了实时在线采集,结果表明CFCC的输出差动电压与结构所受偏心弯矩及偏心应变具有较高的敏感性,尤其毡CFCC更是具有很好的线性关系.     

对碳纤维水泥基特性的分析

信息技术和科技的发展,也带动了材料向多元化方向发展。混凝土材料的智能化已经成为现实。智能化使混凝土材料具备了自感知、自适应、等特性,自动调整特殊功能组分的种类和分量,以满足人们不同的需求。碳纤维本身具有良好的导电性,而通过调整碳纤维的掺量,可以降低普通水泥基材料的电阻,而使得碳纤维水泥基复合材料具有良好的导电性能。     

碳纤维水泥基复合材料导电机理的探讨

通过研究水泥基体的导电性能和不同纤维掺量、外力作用下及掺入骨料后的碳纤维水泥基复合材料的导电性能,探讨碳纤维水泥基复合材料的导电机理.研究表明,水泥基体的电阻随水化时间显著增加,其导电机理是强电解质溶液的离子导电;碳纤维水泥基复合材料的电阻率随纤维掺量增加而显著降低,其电导由接触导电、隧道导电和离子导电3种机制共同决定;碳纤维水泥基复合材料在压力作用下,电阻率因界面接触的改善和纤维搭接概率的增加而降低,在拉力作用下,电阻率因纤维的拔出、折断而提高;骨料的引入增加了复合材料的电阻,这是由于骨料增加了纤维分散的难度和折断的概率,同时阻碍了纤维的搭接并提高了隧道势垒.     

碳纤维-水泥基导电复合材料导电性能的研究

研究先掺法、同掺法和后掺法三种搅拌工艺、浇铸成型和挤出成型两种成型工艺、增塑剂 (分散剂 )以及碳纤维掺量对水泥基导电复合材料导电性能的影响。结果表明 ,较适宜的搅拌工艺为同掺法 ;增塑剂的加入使试样的电阻率下降幅度减小 ;目前振实成型制备的试样电性能优于挤出成型制备的试样 ,而要想通过挤出成型制备电性能较好的试样 ,也必须选择适宜增塑剂 ,并尽量减小用量 ;掺 0～ 0 .6 %碳纤维的水泥基材料 ,其电阻率由 1.1× 10 5Ω·cm下降到 3.2 7× 10 3Ω·cm ,可以用作电磁屏蔽材料、防静电材料和电热材料     

水泥基导电复合材料渗滤阈值的判定方法

从理论上分析了水泥基导电复合材料的渗滤过程及其等效电路,得出了导电材料含量达到了阈值时的特征,提出了一种新的判定水泥基导电材料下阈值的方法,并用碳纤维增强水泥和石墨导电水泥进行了验证,发现这种新方法可以方便准确地确定水泥基导电复合材料的下阈值。     

碳纤维增强水泥基材料压敏性影响因素研究

本文对碳纤维水泥基机敏材料压敏性影响因素进行综述。首先,阐述了碳纤维压敏性的产生机理;其次,分别从分散剂、表面处理、导电掺合料及纤维的掺量和长度等几方面分析了对压敏性的影响;再次,分别从掺矿物掺合料、孔隙率及高烧失量粉煤灰等三个角度分析了对压敏性的影响。     

碳纤维织物增强水泥基复合材料试验研究

采用轴向拉伸试验研究了碳纤维织物增强水泥基复合材料(TRC)的静力力学性能,试验工况考虑了配网率、短切钢纤维以及碳纤维织物上的预拉力3个因素.试验结果表明:没有掺加短切钢纤维的薄板,随着配网率的增加,碳纤维织物利用率降低,试验过程中纤维层与水泥基层逐渐分离,最终薄板发生剥离破坏;对碳纤维织物施加预拉力能使薄板的开裂应力提高,从而提高TRC构件的正常使用寿命;在薄板中掺入短切钢纤维有助于提高其界面性能,进而使薄板抗拉强度、极限应变均得以提高;与施加预拉力相比,掺入短切钢纤维对薄板力学性能的改善更加显著;对碳纤维织物施加预拉力的同时在薄板中掺入1%的短切钢纤维可显著提高碳纤维的利用率,薄板破坏时碳纤维被完全拉断.     

碳纤维水泥基复合材料温敏特性研究

简单介绍了碳纤维水泥基复合材料的制备及其电阻率测试方法,研究了不同掺量的碳纤维水泥基复合材料电阻率随温度变化的规律.研究结果表明,碳纤维水泥基复合材料具有温敏特性,在温度升高的初始阶段,试件电阻率随温度的升高而下降,呈现NTC效应;当温度升高到一定数值,电阻率随温度的升高而逐渐升高,呈现出PTC效应,并且随着碳纤维掺量的变化,NTC/PTC转变温度也发生变化.基于试验结果,对NTC/PTC效应的转变机理进行了初步探讨.     

多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料压敏元件特性

为研究碳纳米管填充聚合物复合材料的压力敏感特性,将硅橡胶为基体、多壁碳纳米管为填料的复合材料涂覆在印制板基底上,经溶剂挥发成膜,制备出柔顺式复合材料压敏元件。对碳纳米管质量分数1.6%、4.3%、9.3%的元件进行压阻特性测试,在单轴步进压力下实时检测压力和元件电阻。结果表明,压敏元件在0～110N单轴步进压力下表现出正压阻效应,特性曲线的变化区间与碳纳米管质量分数相互对应。提出压阻效应的机理是元件在压力作用下产生变形,导致碳纳米管导电网络发生破坏与重构。扫描电镜分析表明,碳纳米管随机取向分散于硅橡胶基体中,形成1-3型复合结构。该新型复合材料压敏元件可用于开发柔顺式力传感器。     

碳纤维增强水泥复合材料的研究进展

碳纤维增强水泥复合材料是一种集结构和功能于一体的新型材料,与普通水泥比较,它高强、导电,对温度和应力敏感,具有电磁屏蔽等特征,介绍了碳纤维增强水泥复合材料的制备方法、性能、应用及其最新研究进展,着重展望了其在功能材料方面的研究应用前景。     

碳纤维水泥石导电性能试验研究

通过在实验中对碳纤维水泥石电学性能实验测试得出的数据,对其运用概率统计的方法进行分析,从实验数据当中总结出碳纤维水泥石电阻率特性,并与理论计算的结果相比较,对两者之间的关系进行了分析.     

碳纤维增强混凝土的发展研究

将碳纤维加入到水泥基体中,制成碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC),不仅可改善水泥自身力学性能的缺陷,使其具有高强度、高模量、高韧性,更重要的是把普通的水泥建筑材料变成了具有自感知内部温度、应力和损伤及一系列电磁屏蔽性能的功能材料.     

纳米粒子和PVA纤维增强水泥基复合材料抗折性能研究

通过抗折试验和抗折试验后小立方体抗压强度试验,探讨了纳米粒子掺量、PVA纤维掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折性能的影响。结果表明,纳米粒子掺量、PVA纤维体积掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折强度和抗折试验后小立方体抗压强度有较大影响。PVA纤维水泥基复合材料的抗折强度和小立方体抗压强度随着纳米SiO₂掺量增加呈先增大后减小的趋势,当纳米SiO₂掺量达到1.5%和1.0%时,抗折强度和抗压强度分别达到最大值;随着纤维体积掺量的增大,掺纳米SiO₂水泥基复合材料抗折强度和小立方体抗压强度逐渐增大,但当PVA纤维体积掺量超过0.6%时,小立方体抗压强度有逐渐降低的趋势;随着石英砂粒径的减小,抗折强度和小立方体抗压强度逐渐降低,采用粒径a石英砂配制的水泥基复合材料具有更高的抗折强度和小立方体抗压强度。     

碳纤维增强水泥砂浆的机敏性能

研究了碳纤维增强水泥砂浆的抗压强度、抗折强度、体积电阻率随纤维掺量变化情况,以及体积电阻率在轴向单调外力和循环外力作用下的变化情况。应用SEM观察了碳纤维增强水泥砂浆的微观结构。研究结果表明碳纤维水泥砂浆具有机敏特性,可以通过测量其电阻率的变化用来监测其受力情况。     

PVA接枝纤维增强水泥材料的研究

分别以丙烯酸和丙烯酰胺为单体 ,通过接枝反应向 PVA纤维表面引入带有极性羧基基因或酰胺基团的支链 ,考察了 PVA接枝纤维对其增强水泥材料力学性能的影响。结果表明 ,与未接枝 PVA纤维相比 ,PVA接枝纤维增强水泥材料的极限弯曲强度明显增大 ,增幅可达 30 % ,而其弯曲模量、屈服弯曲强度和断裂韧性几乎没有变化 ;随着接枝率的增大 ,PVA接技纤维增强水泥材料的极限弯曲强度减小。     

CFRS机敏复合材料压敏性能的研究

以硫铝酸盐水泥为基体,采用压制成形方法制备了碳纤维硫铝酸盐水泥机敏复合材料,同时采用掺入少量粉煤灰和硝酸氧化碳纤维的方法研究其对复合材料压敏性能的影响。单调载荷和循环载荷实验表明：碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料具有良好的机敏性能;5％粉煤灰的加入提高了复合材料的机敏性能,却降低了材料的断裂强度;硝酸氧化碳纤维降低了材料的机敏性能,同时也降低了材料的断裂强度。     

碳纤维机敏水泥基材料性能研究

研究了掺有碳纤维的水泥基复合材料的导电机理和在轴向压力下的压阻特性。结果表明：碳纤维水泥基复合材料的导电性有较显著的压力依赖性。在低应力水平下电阻随压力增加而降低，在较高应力水平下则随应力增在而升高，呈现所谓的“电阻负压力系数（NPCR）和正压力系数（PPCR）”效应。在循环荷载作用下，电阻的变化呈现Kaiser记忆效应。电阻的压力依赖性，被认为与碳纤维在水泥基体中形成的导电网络在荷载作用下的破坏与重组有关。     

三维编织炭纤维增强环氧树脂复合材料的吸湿特性

为了研究三维编织复合材料的吸湿行为,利用树脂传递模塑（RTM）工艺制备了三维编织炭纤维增强环氧树脂（C3D／EP）复合材料．通过吸水实验,研究了该材料的吸湿规律、温度对吸湿的影响以及吸湿过程中复合材料力争陛能的变化．结果表明：C3D／EP复合材料吸湿初期符合Fick扩散定律,但整个吸湿行为可用Sigmoidal曲线来描述;温度可加速C3D/EP复合材料的吸湿速率,并使平衡吸湿量提高;在吸湿过程中,C3D／EP复合材料的弯曲强度随吸湿时间的延长而下降,先快后慢,与吸湿曲线相对应,而且温度越高,下降越明显,表明吸湿量的大小决定了力学性能的降低程度．