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.     

碳纳米管和碳纳米粉复合材料的物理性能研究

利用电阻仪及自制的波导管,分别测试了不同含量的碳纳米管和碳纳米粉复合材料的导电性能和电磁波的屏蔽效能.结果表明,复合材料的导电性能和其对电磁波的屏蔽效能与复合材料中导电材料的含量密切相关,且碳纳米管和碳纳米粉的加入量存在一临界阈值.并且复合材料中碳纳米管加入量的临界阈值远远低于碳纳米粉的临界阈值.     

成型工艺对CFRP及CFRS渗滤阈值的影响

分别采用注浆、压制、挤出三种成型工艺制备碳纤维-普通硅酸盐水泥基复合材料(CFRP),和碳纤维-硫铝酸盐水泥基复合材料(CFRS),研究三种成型工艺对复合材料微观结构和渗滤阈值的影响.结果表明:注浆成型制备的CFRP和CFRS的渗滤阈值均为w=0.6%;采用2MPa、10MPa压力压制成型制备的CFRP和CFRS的渗滤阈值分别为w=0.6%和w=0.4%;挤出成型制备的CFRP和CFRS的渗滤阈值均为w=0.8%;注浆成型的CFRS及2MPa下压制成型的CFRP阈值电阻率较低分别为0.9Ω·m和0.7Ω·m,具有较好的电性能.     

导电高分子复合材料逾渗阈值的预测

逾渗阈值是表征导电高分子复合材料导电性能的重要参数之一,但是由于影响因素异常复杂,逾渗阈值的预测存在不确定性.文中从导电复合材料的微观角度出发,分析了导电高分子复合材料的逾渗行为及机理,并基于Flory的凝胶化理论和Bueche的无限网链模型,提出了一种新的预测导电高分子复合材料逾渗阈值φc的方法,最后将理论预测值与其它研究成果进行了比较分析.结果表明:由此方法计算得到的逾渗阈值更加接近高密度聚乙烯/碳黑导电复合材料的实验结果.     

二电极法在导电水泥电阻测试中的应用研究

利用石墨作为导电相材料,配制出水泥基导电复合材料,采用包括直接读取法和伏安法的二电极法对导电水泥的电阻进行了测试应用研究,通过比较两种不同方法的实验结果,得出了伏安法测试技术合理可行的结论,为研究导电水泥电阻测试方法提供了一定的参考。     

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     

碳纤维聚氨酯水泥复合材料压敏特性试验研究

近年来,一种新兴的结构补强加固材料聚氨酯水泥(polyurethane-cement,PUC)中掺入适量碳纤维,制成导电聚氨酯水泥复合材料(conductive polyurethane-cement,CPUC)。讨论了其静态电阻率与固化龄期之间的关系,及静态电阻率的渗流阈值;并采用WDW-500型万能试验机、直流稳压电源和UT61E数字万用表系统测试了CPUC的压敏特性。研究结果表明,CPUC试块的电阻率随固化龄期的增加而增加;并逐渐趋于平缓。碳纤维掺量在2%左右达到渗滤阈值。可通过CPUC电阻率的变化,表征其弹性变形、裂缝稳定扩展及非稳定扩展的三个破坏过程。CPUC试块的这种特性,使其可作为一种本征智能加固材料,用于混凝土梁、墩柱加固后的无损检测。     

导电高分子复合材料的有效电导率模型

基于Maxwell理论和平均极化理论，建立了导电高分子复合材料的有效电导率模型。有效电导率描述为各组成成分的体积、形状和颗粒尺寸的函数。利用该模型，讨论了渗流阈值与导电颗粒的大小及轴长比的关系，得到了导电高分子复合材料的有效电导率随导电颗粒轴长比和半径变化的规律。用该模型计算了碳纤维一聚脂树脂复合材料的有效电导率，计算结果与实验结果符合较好。     

碳管纤维/水泥基复合材料的制备及电学性能研究

目的研究碳纳米管纤维(CNTF)对水泥基体电学性能、压力敏感性能的影响,以实现碳纳米管纤维/水泥复合材料的定向导电性能和机敏性能.方法以CNTF为增强组分,通过对CNTF进行表面处理以提高CNTF与基体间界面结合,从而制备成碳纳米管/水泥复合材料.采用Keithley2400数字源表测量不同掺量下复合材料的电阻及相同载荷下的电阻变化,并对其导电性、压敏性以及抗压性能进行测试研究.结果少量的CNTF可以显著提高水泥基复合材料的电导率,且随着碳纳米管纤维掺量的增加,导电率随之增加;将碳纳米管纤维掺入水泥净浆中形成的试件具有优良的压敏性能,且当掺量增大并且均匀分布时压敏性能表现更稳定;掺入碳纳米管纤维后,复合材料的力学性能并无明显下降.结论碳纳米管纤维可以显著提高水泥基复合材料的导电性能和压力敏感性能,而力学强度变化不大.     

导电高分子复合材料的有效电导率模型

基于Maxwell理论和平均极化理论,建立了导电高分子复合材料的有效电导率模型。有效电导率描述为各组成成分的体积、形状和颗粒尺寸的函数。利用该模型,讨论了渗流阈值与导电颗粒的大小及轴长比的关系,得到了导电高分子复合材料的有效电导率随导电颗粒轴长比和半径变化的规律。用该模型计算了碳纤维聚脂树脂复合材料的有效电导率,计算结果与实验结果符合较好。     

Study on Electrical Property of Polyaniline Composite Film

Polyaniline was synthesized by chemically oxidative poly-merization.By means of infrared spectroscopy,the dif-ference between its intrinsic state structure and its dopedstate structure was determined for researching the rela-tionship between macromolecular structure and conduc-tive property before and after doping.The morphologyof solution-processed polyblends with the electricallyconductive polyaniline-camphor sulfonic acid complex(PAn-CSA)was investigated by using scanning electronmicroscopy.The conductive percolation threshold of thecomposite films is about 2.8%.     

化学法制备石墨烯对环氧树脂导电性能的影响

通过化学氧化热解膨胀还原法制备了石墨烯,并对石墨烯的化学结构及微观形貌进行表征.将自制的石墨烯以及商业级的碳纳米管、富勒烯、石墨分别作为纳米导电填料加入到环氧树脂中,考察不同碳纳米材料对环氧树脂导电性能的影响.结果表明:所制备的石墨烯是不同于氧化石墨烯和热解膨胀石墨薄层的单层或少数层的二维材料;当石墨烯体积分数为0.25%时,复合材料的电导率发生渗流突变,而当体积分数增大到0.50%时,其电导率为2.02×10-7 S·m-1,导电性能得到显著增强.     

基于流动孔隙度的砂砾岩储层渗透率预测方法研究

渗透率是储层精细评价中的一个重要内容。对于砂砾岩储层而言,由于其碎屑颗粒变化范围较大,渗流网络十分复杂,造成渗透率在横向和纵向上存在较强的非均质性。简单的单孔隙度因素渗透率解释模型难以取得满意的计算结果。基于此,根据Maxwell导电模型的分析,以"渗流门限理论"和"导电效率理论"为基础,以岩心分析数据为依据,通过Kozeny-Carman方程的推导和分析,提出一种应用流动孔隙度预测砂砾岩储层渗透率的新方法,并通过实际资料验证了该方法的可靠性。     

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。     

高强早强无收缩大流动性水泥外加剂的配制与应用

本文主要介绍了由减水剂、膨胀剂、缓凝剂等组成的GZW复合外加剂的配制。重点考察了兼顾流动性和强度时高效减水剂的掺量及水灰比的控制 ,对膨胀剂、缓凝剂的适宜掺量也进行了实验分析。应用结果表明 ,该复合外加剂配制的水泥胶结材料具有高强、早强、无收缩、大流动性的特点 ,能较好的满足现场施工要求     

竖向荷载作用下复合材料桩承载性能的数值分析

根据有限元分析原理，结合工程实例分析了竖向荷载作用下复合材料桩的承载力、荷载传递特性和水泥土桩环侧摩阻力的传递扩散规律．研究和实践表明，复合材料桩具有协同工作、受力均匀合理、沉降变形小、承载力大和造价低等优点，具有重要的应用价值．     

Development of Clinical Cement of Nanoapatite and Polyamide Composite

A new type of inorganicorganic biomimetic bone cement consisting of nanohydroxyapatite and polyamide 66 composite was investigated. This cement can be handled as paste and easily shaped into any contour. Nanoapatite and polyamide composite cement has a reasonable setting time, excellent washout resistance, high mechanical strength and bioactivity, and it is easily handled and shaped, which can be developed as a clinical cement. It can be predicted that nanoapatite/polymer composite cement would be a new trend of biomedical material, showing a promising prospect.