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.     

聚合物乳胶粉改性碳纤维增强 混凝土的配合比设计

为提高碳纤维在混凝土中的分散性，利用可再分散聚合物乳胶粉与短切碳纤维对混凝土进行复合改性，运用正交试验方法，基于L₉(4³)正交试验表，设计两批18(2×9)组聚合物乳胶粉-碳纤维复合改性混凝土(PMCFRC)的坍落度、28 d抗压强度及纤维分散性检测试验。第1批正交试验研究了水灰比、聚合物掺量、碳纤维掺量对PMCFRC性能的影响，第2批正交试验研究了分散剂种类、分散剂掺量、减水剂掺量对PMCFRC性能的影响，获得PMCFRC的坍落度、抗压强度、电阻率等基本参数，并利用极差和方差分析方法，研究各因素的主次顺序，分析其是否影响显著，基于此寻找出PMCFRC最优配合比。结果表明：第1批正交试验中，对于坍落度、电阻率以及电阻率变动系数，碳纤维掺量为显著因素；对于28 d抗压强度，水灰比为显著因素；第2批正交试验中，对于坍落度和28 d抗压强度，减水剂掺量为显著因素；对于电阻率和电阻率变动系数，分散剂掺量为显著因素。PMCFRC最佳配合比为：水灰比0.49,聚合物掺量12%,碳纤维掺量0.3%,砂率34%,分散剂选用羟乙基纤维素，分散剂掺量0.4%,...     

炭黑碳纤维混凝土及炭黑混凝土电热性能试验

为了研究炭黑导电混凝土和炭黑碳纤维导电混凝土的导电性能以及电热性能,将两种材料的试块分别串联进直流电路中,观察两种材料的通电发热情况,并比较两种材料发热效果和电阻率的变化情况.试验研究结果表明:相对于炭黑导电混凝土试块,炭黑碳纤维导电混凝土试块的导电性更好,其中炭黑质量分数为1%、碳纤维质量分数为2%的炭黑碳纤维导电试块电阻率低于100Ω·cm;两种材料试块通电发热均比较稳定,且升温效果较好;炭黑导电混凝土试块电阻率在通电后比较稳定,而炭黑碳纤维导电混凝土试块电阻率随通电时间延长而增大.     

废玻璃-粉煤灰制备树脂混凝土的试验研究

将废玻璃破碎人工级配作集料、粉煤灰作填料、碳纤维作增强材料与环氧树脂胶粘剂结合,成功配制出7 d抗压强度达到51.23 MPa、抗折强度达到21.68 MPa的树脂混凝土.采用均匀试验设计安排试验方案,利用SPSS技术处理试验数据并建立强度回归方程,用MATLAB技术得到树脂混凝土的配合比优化范围.该项目吃＂渣＂大,废玻璃、粉煤灰取代天然砂石占树脂混凝土总质量88%以上,研究成果对固体废弃物的治理有重要的现实意义.     

流固耦合作用下的碳纤维螺旋桨多目标优化

为提高碳纤维复合材料螺旋桨的推进效率,达到设计要求,采用面元法与有限元法相结合的流固耦合分析方法对碳纤维螺旋桨进行水动力性能分析.引入近似模型技术,同时考虑桨叶几何参数和碳纤维材料铺层角度对螺旋桨水动力性能的影响,借助iSIGHT软件构建起基于响应面近似模型碳纤维螺旋桨多目标优化策略,并以深潜水器螺旋桨优化为例进行了碳纤维螺旋桨的多目标优化分析.结果表明:基于流固耦合分析的碳纤维螺旋桨多目标优化方法能耦合优化分析碳纤维螺旋桨的流体和结构性能,所得到的设计方案能满足设计指标中的要求,螺旋桨的各项性能指标均得到优化,并能快速高效地优化出最优的设计方案.     

碳纤维智能层电阻率层析成像实验

推导了复杂应力状态下碳纤维智能层的压阻本构方程.利用仿真实验数据对碳纤维智能层电阻率层析成像系统的有效性进行了验证.图像重建结果表明,在复杂应力状态下,智能层具有良好的传感特性.通过与被监测结构的第一、第二主应变对比,发现智能层高电阻率区分布在高应力应变区,低电阻率区分布在低应力应变区.电阻率的分布可以定性地反映结构的力场.验证了碳纤维智能层电阻率层析成像系统是有效性的.     

短碳纤维增强高性能混凝土的性能和机理研究

为了改善高强混凝土由于水泥自缩、湿涨造成的脆性大、抗拉强度低，特别是应力——应变曲线的下降段不及普通混凝土的特点，本以掺入短碳纤维为突破口，选取水胶比、砂率、短碳纤维的体积比、高效减水剂掺量四个因素作为变量，利用均匀设计安排试验，用SPSS软件对抗压强度和劈拉强度分别进行回归分析而得到回归方程，用MATLAB进行优化处理，进而求出最优配比．研究结果表明，短碳纤维的加入可明显改善混凝土的脆性，劈拉强度与抗压强度之比由原来的1／10～1／15增大到1／6～1／8，且拌合物的保水性、粘聚性也得到明显改善．最后用扫描电子显微镜观测了短碳纤维增强混凝土的微观结构，并从基理上进行了分析．     

碳纤维束丝体积电阻率测试方法的研究

使用电化学仪，通过两种电阻率测量方法-线性扫描伏安法和交流阻抗法，对高强型碳纤维（T300、T800）和高强高模型碳纤维（M40J、M55J、M60J）进行体积电阻率的测量。将所得结果与数字式微欧计测试结果进行对比，探讨了不同测量方法得到的数据的差异以及样品规长对测试结果产生的影响。实验结果表明：线性扫描伏安法和交流阻抗法与微欧计得到的各试样的电阻率值差异较小；由于接触电阻的存在使得试样规长对电阻率产生影响。通过对不同规长样品的电阻进行线性拟合，可以消除接触电阻，获得更准确的电阻率值。     

表面处理对碳纤维复合材料导电性的影响

为提高碳纤维/环氧树脂复合材料电性能的稳定性,采用钛酸酯偶联剂对碳纤维表面进行了处理,研究了以短切碳纤维毡为导电填料、环氧树脂为基体的导电复合材料的电阻-温度特性.结果表明:随碳纤维含量的增高,复合材料的电阻在温度变化下的稳定性增强;碳纤维经表面处理后,其复合材料的电阻率显著降低,且电阻值随温度的波动性也大幅下降.     

分散剂对碳纤维砂浆分散体系的影响

利用分散剂在碳纤维分散体系中的Zeta电位变化,就碳纤维导电混凝土(CFRC)中最常用的分散剂甲基纤维素(MC)和羧甲基纤维素钠(CMC),对碳纤维分散性的影响进行了探讨.研究结果发现,在分散剂添加量为0.25%时,分散体系Zeta电位出现极值,CFRC试件的电阻率最小,说明Zeta电位准确地表征了碳纤维在MC和CMC溶液中的分散度;添加了甲基纤维素的试件比添加羧甲基纤维素钠的试件的电阻率小,说明高分子类型的分散剂甲基纤维素对碳纤维的分散效果要明显优于离子型分散剂羧甲基纤维素钠.     

碳纤维混凝土的导电性及其影响因素分析

以碳纤维作为导电基元材料,并利用羧甲基纤维素钠（CMC）对碳纤维表面进行改性,制备了一种导电性能良好的碳纤维导电混凝土．通过SEM微观测试,评价了所制备的导电混凝土中碳纤维的分散性,并分析了纤维体积掺量、水胶比、养护龄期对碳纤维混凝土导电性能的影响．结果表明,CMC能够明显改善碳纤维在混凝土中的分散性;水胶比和纤维掺量是影响碳纤维混凝土导电性能的主要因素,当混凝土的水胶比为0．6、碳纤维体积率0．62％时,所制备的碳纤维混凝土电阻率小于0．20Ω·m,满足电网工程中接地降阻技术的要求．     

铜-碳纤维复合材料热传导性的测试与分析

铜-碳纤维复合材料无论用做结构或功能元件,其热传导系数都是重要的物理性能指标之一。这类复合材料的热传导性能主要取决于其组成中的碳纤维含量与排布方式。由于碳纤维本身物理性能的显著方向性,因此研究其排列方式对热传导性能的影响具有重要的理论与实际意义。本文对几种不同碳纤维排列方式复合材料的导热系数的实测值与理论值进行了比较,证实复合材料在垂直于纤维方向上的导热系数不能简单地用混合法则进行估算。     

聚苯胺/涤纶导电复合纤维的制备

先将涤纶纤维在苯胺溶液中预浸泡,然后进行处理,再将纤维置于氧化剂的酸溶液中使苯胺在纤维上氧化聚合,同时进行掺杂制得聚苯胺/涤纶导电复合纤维。讨论了苯胺单体含量、掺杂酸浓度、氧化剂浓度、反应温度及时间对纤维导电性能的影响。实验表明,采用此法制得的导电纤维具有较高的聚苯胺含量和优良的导电性能,电导率达10~(-2)S/cm数量级。     

碳纳米管在碳纤维纸上的生长研究

采用酞菁铁(FePc)作为碳源和催化剂源,利用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维纸(CFP)上生长碳纳米管(CNTs),从而制备了碳纳米管/碳纤维纸复合材料,并利用扫描电镜(SEM)测试、X射线衍射(XRD)测试、接触角测试、电导率测试和孔隙率测试等方法对其结构和性能进行了表征.结果表明,碳纳米管能在碳纤维纸表面生长;表面生长碳纳米管后,碳纤维纸的疏水性、孔隙率和电导率均有所提高.     

高导热碳/碳复合材料的制备

以中间相沥青和中间相沥青基碳纤维为原料, 采用碳布热压法、液相浸渍法制备了二维和三维高导热碳/碳复合材料, 且所制得复合材料的热导率分别高达443和340 W/(m·K). 依据碳/碳复合材料的热导率模型, 分析了不同结构特征参数对材料热导率的影响. 结果表明, 基体碳热导率、孔隙率以及界面相厚度均会在一定程度上影响材料的导热性能.     

堆叠碳纤维电极在膜电容去离子脱盐中的应用

为了提高电化学脱盐装置中电极总吸附容量及脱盐性能，提出一种将堆叠碳纤维作为电极，且在电极之间加入钛网提升电极片层间导电性的方法。采用控制变量法设计脱盐实验，考察进水盐质量浓度、堆叠碳纤维电极厚度、增加钛网导体对脱盐性能的影响，并从吸附热力学和动力学角度分析吸附过程。结果表明：堆叠碳纤维电极会导致脱盐效率有所下降，其每层吸附容量由9.74 mg/g下降到2.86 mg/g。但通过增加多层钛网作为导电体可以有效提升脱盐速度，当增加至3层时，装置的脱盐速度较单层提高了2.1倍。堆叠碳纤维电极可解决单层电极吸附容量有限和无法长时间处理高浓度含盐水的问题，加入钛网可有效提升多层电极的导电性，从而提升脱盐性能。所提方法可为多层电极的设计及提升电极导电性提供新思路，对于电容去离子的工程化应用具有指导意义。     

短碳纤维增强丁腈橡胶复合材料的电性能研究

利用具有良好导电性能的碳纤维与丁腈橡胶复合,来改善丁腈胶辊材料的抗静电性能,缓解在纺纱生产中由于静电而引起的胶辊缠绕等问题.通过实验发现,碳纤维的含量对短碳纤维/丁腈橡胶(ShortCarbonFiber/NitrileButadieneRubber)电性能的影响存在一个临界值,当碳纤维的含量达到此临界值时,SCF/NBR的体积比电阻和静电电压都得到显著的降低.     

植物结构铝基复合材料的制备及热学性能

为研制新型复合材料,将植物结构引入到金属基复合材料的制备中.该文以柳桉木材为模板,先将其转变为多孔碳,再通过铝合金和硅树脂的浸渍,制备了具有木材结构的Al/C、Al/(SiC+C)两种铝基复合材料,并通过扫面电镜、热膨胀仪和导热仪对复合材料的微观结构、热膨胀性能及导热性能进行了研究,建立了导热模型.结果发现该复合材料的结构由所选模板的结构决定,这与以往结构完全由人为控制的金属基复合材料不同;并且其热膨胀系数明显低于铝合金,导热系数(98.2和95.4 W·m~(-1)·K~(-1))远高于由木材转化的多孔碳(2.22 W·m~(-1)·K~(-1)).     

聚苯胺涂层导电纤维的研制

采用化学氧化聚合方法,在气相中将nylon6纤维表面合成一层导电高分子-聚笨胺。盐酸作质子酸掺杂剂,得到纤维的电导率高达10～-1S/cm数量级。用傅立叶红外光谱仪测试方法分析了不同反应条件得到的聚苯胺结构的不同,显微摄影法确认了导电纤维是皮芯层结构。     

直流电下导电沥青混凝土非线性导电行为研究

导电沥青混凝土中非线性导电行为的导电机制尚不明确。基于实验室制备的碳纤维(CF)–碳纤维粉(CFP)导电沥青混凝土,通过测试外力场对导电沥青混凝土电阻率的关系,结合线性随机电阻网络模型、动态随机电阻网络模型和非线性随机动态电阻器模型,研究导电沥青混凝土非线性导电行为,明确非线性导电行为的导电机制。结果表明：随着碳纤维掺量、油石比和压力的增加,电阻率呈现明显且相似的非线性下降趋势,其中,碳纤维粉掺量的增加导致电阻率先下降后上升;不同掺量的导电沥青混凝土伏安特性曲线均呈现非线性特征;在强电场作用下,导电相材料本身的非线性导电行为和绝缘态部分载流子通道导通引起的非线性导电行为共同导致了碳纤维–碳纤维粉导电沥青混凝土的非线性导电行为,并证明在电场作用下导电沥青混凝土存在隧道效应。