混凝土智能骨料及其温度和力学性能研究

针对传统混凝土智能骨料结构简单、功能单一的缺陷,提出了一种Z形结构智能骨料的设计及制备方法.利用碳纤维的阻温特性,通过等速调温的方法对该智能骨料的NTC效应和PTC效应进行了研究.研究表明纤维掺量为3%和5%时(质量分数),NTC/PTC效应转变的临界温度分别为65℃和80℃,Z形碳纤维智能骨料的NTC/PTC转化温度随纤维掺量的增大出现一定的升高;与棱柱体碳纤维骨料相比,在相同加载条件下,植入Z形结构智能骨料的智能混凝土试件的电阻率在加载中期和后期均表现出更明显的变化,其峰值出现的时间更早,且在峰值时间之后10~20s内混凝土试件出现结构性的破坏,而植入棱柱体碳纤骨料的智能混凝土试件,其电阻变化率出现峰值的时间与试件破坏的时间基本同步.该实验结果说明利用植入Z形结构智能骨料制备而成的智能混凝土能够更好地对其自身损伤破坏提前进行准确的预测,对提高结构安全,促进智能混凝土的研究应用具有重要意义.     

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.     

碳纤维水泥基材料的温阻效应及其测试方法

对碳纤维水泥基材料（CFRC）进行的两极法和四极法的对比测试研究表明，两种方法都能得到稳定的电阻值；但两极法的测试结果包含了测试电极的电阻和电极与CFRC材料之间的接触电阻，难以准确反映CFRC材料的真实电阻值；采用四极法测试可消除电极电阻和接触电阻．同时还研究了不同碳纤维掺量（0．4％和1．O％）的CFRC材料的温阻效应．结果表明，在-10-60℃的温度范围内，CFRC材料的电阻率随温度的升高而减小，灵敏度随着碳纤维掺量的增加而减小．     

石墨烯微片聚丙烯/高密度聚乙烯的复合材料的正温效应

以KNG-150石墨烯微片(GNPs)为导电填料,PP(聚丙烯)/HDPE(高密度聚乙烯)复合体系为基体材料,制备石墨烯微片/PP/HDPE导电复合材料,研究GNPs质量分数,PP/HDPE质量比对材料的正温度系数效应(PTC)强度和负温度系数效应(NTC)强度的影响.结果表明:GNPs质量分数处在渗滤区间6%时,材料的PTC强度达到最大值;PP的加入可以有效地提高材料的PTC强度,同时还抑制了NTC效应;当PP/HDPE质量比为3:7时,效果最佳,此时PTC强度为5.58,NTC强度仅为0.25.     

碳纤维水泥基材料压阻效应研究

本文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大而升高 ,呈现所谓的“电阻负压力系数 (NPCR)和正压力系数 (PPCR)”效应。电阻的压力依赖性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     

CB/PP复合材料的导电性能和PTC效应研究

采用碳黑(CB)Vulcan XC-72为填充材料、聚丙烯(PP)为基体材料制备了CB/PP导电复合材料,研究了CB含量对CB/PP复合体系导电性能和电阻正温度效应(PTC)的影响.结果表明:复合体系的电阻率随着CB含量的增加呈非线性的递减,当CB含量增大到2.5 wt%时,发生绝缘体—导体转变;同时复合体系的电阻率随温度的升高而增大,当温度达到167℃左右时发生突变,表现出PTC特性;并且CB含量越大,则复合体系的PTC强度越小.     

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。     

纳米碳纤维复合材料的阻温特性研究

采用超声波分散的方法制备了纳米碳纤维/环氧树脂复合材料,研究了纳米碳纤维含量对复合材料导电性能的影响,并对其伏安特性及阻温特性进行了探讨.研究结果表明:复合材料的电阻率随纳米碳纤维质量分数的增加呈几何级数递减,其渗滤区域在0.1%~0.2%之间;其电流-电压关系基本符合欧姆定律;复合材料在升温和降温过程中均呈现出正温度效应和负温度效应,并具有较好的回复稳定性.     

内掺CCCW的石墨水泥基复合材料的压敏性

采用四电极法研究了内掺水泥基渗透结晶防水材料(CCCW)的石墨水泥基复合材料(GCC)的压敏性.结果表明,电阻率随石墨掺量的变化呈现渗流特征,渗流阈值为20%.渗流区和超过渗流区的GCC的电阻率具有明显的压力依赖性.石墨掺量为水泥质量分数20%和50%的试样,在压应力幅值6.25 MPa循环荷载作用下的应变灵敏度系数(单位应变的电阻变化率)分别约为37和22,远高于电阻应变片的2.     

碳纳米纤维对CFRP温阻效应的影响分析

为探索掺加的碳纳米纤维(carbon nanofiber,CNF)质量分数对碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)温阻效应的影响,将CNF颗粒均匀分散于环氧树脂,制成CFRP元件,进行循环温度测试,并采集CFRP元件的电阻.结果表明:在升温过程中,所有元件均呈正温度系数(PTC)效应,且温度与电阻率的线性关系良好;当掺加的CNF质量分数为0.5%时,更接近材料的渗滤阈值,元件的温度敏感性最强;循环温度作用下,温度曲线变化趋势一致,但会产生明显的"滞后环"现象;随温度循环加载次数的增加,元件的温度敏感性降低,但可重复性变好.     

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。     

聚氯乙烯/炭黑复合型泡沫导电高分子材料的电性能

以特导炭黑（CB）为导电填料, 聚氯乙烯（PVC）和三元乙丙橡胶（EPDM）为主基体制备PVC泡沫导电复合材料, 研究该复合材料的泡孔结构和阻温特性, 分析炭黑含量、 交联剂和发泡剂对复合材料电性能的影响. 结果表明, 所制备的导电泡沫具有较理想的泡孔结构, 经过升温电阻测试, 该泡沫体出现负温度系数（NTC）效应, 随着炭黑含量的增加, 在NTC效应后期出现正温度系数（PTC）效应. 通过探讨NTC效应 的机理, 确定了发泡剂和交联剂的用量, 从而获得良好的泡沫性能和NTC特性的导电泡沫材料.      

炭黑／橡胶涂层复合材料导电性能的研究

本研究了橡胶／炭黑复合材料体系的导电性能。实验指出，其电阻率随温度的变化呈不同强度的正温度系数（ＰＴＣ）效应，讨论了不同炭黑粒子填充率，橡胶基体的性质，炭黑的结构及表面性质，加工工艺和硫化条件等对室温电阻率及ＰＴＣ效应的影响。     

碳纤维增强水泥的电阻测试

碳纤维增强水泥是一种新型机敏材料 ,其力学性能和电阻变化有密切的相关性 ,因此碳纤维复合材料的电阻测量是一个重要环节 .在测试过程中 ,由于碳纤维水泥较为复杂的导电机理及其易受环境因素影响的特性 ,使其电阻容易产生不稳定现象 .对此进行了一些探讨 .     

Nonlinear conductive properties and scaling behavior of conductive particle filled high-density polyethylene composites

The blends prepared by incorporation of carbon black (CB) or graphite powder (GP) into high-density polyethylene (HDPE) matrix have been novel and extensively applied polymeric positive temperature coefficient (PTC) composites. A phenomenological model was proposed on the basis of the GEM equation and the dilution effect of filler volume fraction due to the thermal volume expansion of the polymer matrix. Accordingly, the contribution of the thermal expansion of the matrix to the jump-like PTC transition of the composites was quantitatively estimated and a mechanical explanation was given. It was proved that the contribution of the volume expansion to PTC effect decreased for HDPE/CB composites crosslinked through electron-beam irradiation. Furthermore, the influences of the filler content, temperature and crosslinking on the self-heating behavior as well as the nonlinear conduction characteristics at electrical-thermal equilibrium state were examined. Based on the electric-field and initial resistivity dependence of the self-heating temperature and resistance dependence of the critical field, the mechanisms of the self-heating of the polymeric PTC materials were evaluated. The intrinsic relations between macroscopic electrical properties and microscopic percolation network at electrical-thermal equilibrium state were discussed according to the scaling relationship between the self-heating critical parameter and the conductivity of materials.     

正交设计确定模压条件对HDPE／CB复合材料室温电阻率的影响

采用塑炼混合法,在碳黑及其它辅助填料的含量一定时,用正交实验法研究了模压压力、温度、时间及模压后样品冷却时间对HDPE／CB复合材料室温电阻率的影响,发现模压温度、模压时间和冷却时间都对复合材料的室温电阻率影响显著。在最佳模压条件（模压压力为10Mpa,模压温度155℃,模压时间20min,模压后样品冷却到室温的时间40min）下得到HDPE／CB复合材料的室温电阻率为0．6n·m,PTC强度达8．41,电阻率负温度系数（NTC）效应仅为0．2．     

水泥基材料损伤自诊断机理声发射研究

采用声发射与电阻技术对碳纤维混水泥基材料土在单轴受压和三点弯曲负荷下内部损伤进行了监测 .研究表明 ,在三点弯曲负荷下 ,碳纤维混凝土的荷载 -挠度曲线与试件的电阻和声发射事件数存在良好的对应关系 .对于碳纤维水泥基复合材料 ,其导电率主要依赖分散于水泥基体中相互搭接的碳纤维的渗流网络 .材料内部的损伤引起相互搭接的渗流网络破坏 ,而致使材料电阻增大 .因此 ,在整个加载过程中 ,体系的电阻反映了材料内部的损伤 .另一方面 ,通过声发射信号的分析 ,可以鉴定材料内部损伤的机理 .     

碲及其复合物对BSCCO,V_2O_3和Fe_2O_3的物理性能的影响

在高温超导陶瓷、钒氧化物和铁氧体中加入碲或碲与金属的复合氧化物,在恰当的工艺条件下,可以提高试样的硬度、致密度、钇系高Tc超导陶瓷的电流密度,降低铁氧体的居里点,导致铋系高温超导体出现高温亚稳相,在钒氧化物中引起介电常数峰以及使340K相变时电阻率曲线出现奇异。本文用固态相变的观点和元素碲的特性讨论了这些现象。