碳纳米管/石蜡复合相变材料的制备及对水泥净浆性能影响研究

以碳纳米管和石蜡为主要原料制备复合相变材料,将复合相变材料掺入水泥净浆中,研究其对水泥浆物理力学性能和调温性能的影响。结果表明,碳纳米管的加入使石蜡的导热系数和完全失重时的温度升高,相变温度和相变潜热降低,当碳纳米管直径为20~30 nm,掺量为6%时,复合相变材料具有良好的热性能。复合相变材料的掺入使水泥浆的调温性能得到明显改善,且掺量越多,升温曲线和降温曲线越平缓,对调温性能的改善效果越显著;掺入复合相变材料会降低水泥的力学性能,当掺量超过8%时,力学性能会出现较大程度的衰减。     

碳纳米管/分支碳纳米管复合物的制备

碳纳米管因独特的物理、化学性能、小曲率半径、高的热稳定性、高电导率而受到了人们的极大关注[1]。重要的是,碳纳米管在场发射器件中是最有应用前景的材料之一,为了提高场发射性能,科研工作者在碳纳米管复合物方面进行了大量的研究,目的是制备具有良好场发射性能的材料。在本文中,我们使用RF-PECVD技术合成了碳纳米管/分支碳纳米管的复合物。通过改变二茂铁的含量来控制碳纳米管/分支碳纳米管的复合物中分支小管的直径,并研究了其生长过程。     

碳纳米管的场发射特性的数值模拟

本文利用有限元的方法对碳纳米管的表面电场强度进行了数值模拟,计算了碳纳米管一维阵列在不同间距下的场发射电流。通过计算发现,在碳纳米管一维阵列中当碳纳米管之间的间距小于碳纳米管高度的三倍时,碳纳米管之间的场屏蔽效应随距离的增加而迅速衰减;当间距大于高度的三倍时,场屏蔽效应随距离的增加而非常缓慢的降低。在碳纳米管一维阵列中当碳纳米管之间的间距等于碳纳米管高度的三倍时,碳纳米管阵列的场发射电流密度最大。     

镍纳米纤维/碳纳米管增强水泥基材料的电学性能与压敏性能

通过复掺镍纳米纤维、碳纳米管制备了镍纳米纤维/碳纳米管增强水泥基复合材料,研究了其导电性及压敏性,并与单掺碳纳米管增强水泥基材料进行了对比.水泥基材料导电性用四电极伏安法进行测试,微观形貌用扫描电子显微镜(SEM)进行观察,并探讨了镍纳米纤维/碳纳米管增强水泥基材料的性能提升机理,结果表明:镍纳米纤维、碳纳米管在水泥基材料中分散良好;镍纳米纤维加入碳纳米管水泥基材料中,可降低电阻率,最高可降低50％;混掺镍纳米纤维/碳纳米管水泥基材料比碳纳米管水泥基材料具有更稳定的敏感性,灵敏度最高可达1880,更适用于混凝土结构应力监测的传感元件.     

复掺碳纳米管/碳纤维水泥基材料电化学阻抗谱研究

研究了龄期和碳纳米管掺量对复掺碳纳米管/碳纤维水泥基材料电化学阻抗谱的影响,结合碳纳米管/碳纤维复掺水泥基材料等效电路图,分析了碳纳米管/碳纤维复掺水泥基材料导电性能的影响因素。结果表明,随着碳纳米管掺量的增加,碳纳米管改性水泥基材料阻抗值降低;随着龄期的增长,碳纳米管改性水泥基材料阻抗值逐渐增加;随着碳纳米管掺量增加,碳纤维/碳纳米管复掺水泥基材料孔溶液的电阻Rs几乎不变,0.2%碳纤维/0.5%碳纳米管水泥基材料的电荷传递电阻R_(ct)值相比于0.2%碳纤维水泥基材料的Rct值减小了91.1%,基体电阻R_c值减小了95%,说明碳纳米管能大大改善水泥基材料导电性能。     

多壁碳纳米管的分散效果对水泥净浆电学和力学性能的影响研究

研究分散处理后的多壁碳纳米管对水泥净浆材料的电学性能和力学性能影响。试验结果表明:多壁碳纳米管水泥净浆材料的电阻率随着测试频率的升高而降低,随养护时间的增长而增大。当多壁碳纳米管分散均匀时,电阻率随掺量的增加而减小,两者呈良好的相关性;当分散不均匀时,电阻率随多壁碳纳米管掺量变化不确定,呈现离散性。在低掺量条件下,当多壁碳纳米管在水泥净浆分散均匀时,多壁碳纳米管能提高水泥净浆的抗压强度和抗折强度,且提高幅度随多壁碳纳米管掺量增加而增大;而当多壁碳纳米管分散不均匀时,掺入多壁碳纳米管会削弱水泥净浆的抗折强度和抗压强度,其力学性能与多壁碳纳米管掺入量之间关系呈不确定性。     

PMMA/MWNT复合材料燃烧特性

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料,多壁碳纳米管(MWNT)为阻燃剂,采用原位聚合的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯/多壁碳纳米管复合材料。使用不同辐射强度的锥形量热仪和UL94分级测试,研究了复合材料的燃烧特性。锥形量热仪测试结果表明,50kW/m2辐射强度下,加入1.0%碳纳米管的PMMA复合材料热释放速率峰值降低幅度最大;高辐射强度下,碳纳米管对PMMA复合材料燃烧特性的影响减弱。UL94分级测试结果表明,碳纳米管的添加可以抑制PMMA复合材料的熔滴行为。     

碳纳米管与石墨烯作为润滑油添加剂对界面摩擦磨损性能的影响

纳米碳材料因可能具有优异的摩擦磨损性能受到了研究者的广泛关注,但其作为润滑添加剂时,摩擦磨损性能的差异尚未得到充分研究。针对此问题,采用四球机研究了碳纳米管与石墨烯作为润滑油添加剂时对摩擦和磨损性能的影响。结果表明:微量碳纳米管与石墨烯作为添加剂能够减小摩擦、降低磨损,酸化后碳纳米管的减摩降磨作用更为显著;采用碳纳米管作为添加剂时,添加剂的最佳质量分数与载荷相关,石墨烯作为添加剂时添加的质量分数受载荷变化的影响较小。对钢球磨斑表面形貌的观察表明,碳纳米管与石墨烯在摩擦副之间能够起到润滑和填充作用,从而减小了摩擦、降低了磨损,在高载荷下,添加过量碳纳米管和石墨烯时,由于其团聚性反而使磨损急剧增加。     

多壁碳纳米管水泥基复合材料的制备与力学性能研究

以多壁碳纳米管(MWCNT)为增强组分,采用分散剂和超声分散方法制备了碳纳米管水泥基复合材料。研究了水灰比、碳纳米管掺加量对水泥基复合材料抗折强度和抗压强度的影响。结果表明:在一定范围内,当碳纳米管掺量一定时,随着水灰比的增加,水泥基复合材料的抗折强度有所提高,但抗压强度随之降低;当水灰比一定时,碳纳米管的掺加量存在一个最优值,为0.4%。在此掺量下,水泥基复合材料的抗折、抗压强度最高可分别提高45.6%、28.5%。通过扫描电子显微镜对制品断面进行微观分析,表明适量碳纳米管的掺入可以有效改善材料的孔结构和裂纹,并起到桥联作用,从而提高了水泥基材的力学性能。     

飞云江三桥超大直径钢围堰设计与施工

针对某超大直径钢围堰在强感潮环境下施工存在的问题,对钢围堰施工方案进行了详细比选,在确定施工方案的基础上对钢围堰结构设计与施工作了论述,并指出该方案不仅降低施工难度,缩短工期,而且节约了大量的费用。     

混凝土筒仓顶板钢梁滑模提升就位技术

某生产水泥的混凝土筒仓结构直径大,高度高,筒仓顶板钢梁重量大,且周边场地狭小,采用常规施工方法,存在着需用大型吊装设备,就位困难,安装作业危险,费用高等缺点.改用滑模提升系统安装钢梁,通过一系列的具体保证措施,保证钢梁的顺利安装.工程实践证明,采用此方法加快了施工进度,确保了工程质量,降低了费用.     

取土器直径对取样扰动的影响分析

不同直径的取土器对土样扰动的影响程度不同 ,恰当选择取土器的直径 ,对取土质量是非常重要的。直径过小 ,不能保证取土质量 ;直径过大 ,增加钻探费用。本文强调有条件和经济允许的话 ,应该优先考虑大直径的取土器。     

工业级碳纳米管增强水泥基材料力学性能试验研究

通过表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮和超声作用,将工业级碳纳米管分散在水溶液中,制备了碳纳米管水泥净浆和碳纳米管水泥砂浆,标准养护28 d后测试其力学性能。试验结果显示,工业级碳纳米管在掺量为水泥质量分数的0.05%、0.1%、0.5%时,水泥净浆抗折强度分别提高:2.503%、-21.808%、-12.302%;抗压强度分别提高:11.966%、13.039%、10.866%。同样掺量的碳纳米管,水泥砂浆的抗折强度提高幅值分别为:17.16%、7.07%、3.72%;水泥砂浆的抗压强度提高幅值为:8.07%、2.61%、-5.24%。SEM结果表明,适量分散良好的工业级碳纳米管在水泥基体内呈桥接状分布,随着掺量的增加,团聚作用明显,碳纳米管呈现出簇拥现象。压汞试验结果显示,在水泥基材料内适量添加工业级碳纳米管,水泥基材料的孔隙率降低,有害孔的数量减小,水泥基材料内部孔隙结构得到改善。     

表面处理碳纳米管对水泥砂浆性能影响的研究

采用酸化处理技术使碳纳米管表面基团化(接枝—COOH、—OH),以其作为纳米增强剂改性水泥砂浆。结果表明:表面处理能有效降低碳纳米管的有序度,减弱颗粒间吸附力。接枝基团还能与水泥水化产物产生一定的化学结合,提高砂浆的物理力学性能。电阻测试结果显示:表面处理的碳纳米管/水泥砂浆具有更高的力/电感知灵敏度,且在15 kN循环荷载作用下电阻变化率衰减较小,力/电响应较为稳定。基团含量较高的羟基碳纳米管(CNT-OH)改性砂浆具有较强的机敏性能,比普通碳纳米管掺入时在单调和15 kN循环荷载下电阻变化率分别提高了22.0%和11.1%。     

多壁碳纳米管对3D打印混凝土性能影响试验研究

3D打印混凝土具有快速成型、无需模具、可精细化数字制作等多种优点,越来越多地应用在建筑行业中,但其强度和工作性能一直是推广应用的主要障碍。研究了碳纳米管对3D打印混凝土工作性能和抗压强度的影响。结果表明,碳纳米管的加入对3D打印混凝土的流动性没有明显影响,最大流动降低率为3.7%;适量碳纳米管对3D打印混凝土抗压强度有提高作用,特别是早期强度,对于使用52.5级硫铝酸盐水泥的试验组,3 d抗压强度较未掺碳纳米管的提高幅度最大,为33.6%。     

2015年世界科技新材料

美国 在超导材料、碳纳米管、石墨烯等领域取得重大突破. 超导材料方面:麻省理工学院的科学家发现,所有超导材料的超导性与薄膜厚度、临界温度和薄膜电阻成比例.这一发现有望带来设计更好的超导线路,用在量子计算和超低能耗计算设备中. 碳纳米管研究方面:威斯康星大学研究人员开发出新型高性能碳纳米管晶体管,其开关速度比普通硅晶体管快1000倍、比目前最快碳纳米管晶体管快100倍,且性能远胜目前工业用薄膜晶体管,使碳纳米管晶体管取代硅芯片成为可能;斯坦福大学的科学家使用碳纳米管替代硅为原料,让存储器和处理器采用时髦的三维方式堆叠在一起,降低了数据在两者之间的传输时间,从而大幅提高了计算机芯片的处理速度,运用此方法研制出的3D芯片的运行速度有望比目前芯片高出1000倍.     

PS/MWCNT纳米复合材料的热稳定性与阻燃性能

通过酸化改性修饰碳纳米管,采用原位聚合法,将苯乙烯与碳纳米管进行共聚,得到新型聚苯乙烯/碳纳米管复合材料(PS/MWCNT)。利用红外光谱和扫描电镜对PS/MWCNT纳米复合材料进行结构表征,以热重分析(TGA)、氧指数(LOI)和示差扫描量热法(DSC)对复合材料的热稳定性和阻燃性能进行评估,初步探讨了阻燃机理。结果表明,MWCNT可以有效提高PS材料的热稳定性、降低燃烧能力,有效吸附大量CO2和热量,且与PS形成有效、紧密的"混杂/阻塞网络"结构,降低燃烧放热,达到阻燃效果。     

钢纤维和碳纳米管对超高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

碳纳米管的掺入对超高性能混凝土(UHPC)的抗氯离子渗透性能的影响尚不清晰,且很少有涉及加载对UHPC抗氯离子渗透性能影响的研究。因此,通过氯离子扩散系数测试法测定氯离子扩散系数,盐溶液浸泡下测定不同深度处氯离子浓度,观察微观结构等试验方法来探究碳纳米管和加载对UHPC抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：加载造成的损伤会降低UHPC的抗氯离子渗透性能;在不同的加载程度下,不同浓度的碳纳米管对UHPC的抗氯离子渗透性能的影响是有区别的;碳纳米管既起到了填充孔隙的作用,又起到了促进钢纤维电化学腐蚀的作用。     

考虑温度效应的MWCNT填充TSV的电模型与特性分析

将温度效应考虑在内,建立了一对填充多壁碳纳米管的硅过孔阻抗模型,利用该模型计算了一对硅过孔的正向传输系数S21、串扰及延时等物理量,并分析了这些物理量随温度、TSV(Through Silicon Via)结构及材料参数的变化。结果表明,衬底电导的温度效应是影响S21参数温度特性的主要原因;降低隔离层介电常数或增加隔离层厚度,可以减小插入损耗,降低串扰和延时,提升传输性能;适当增加节距可以减小60GHz频率以下的插入损耗;增加MWCNT(Multi-walled Carbon Nanotubes)最外层直径能够提升TSV等效电导率,但对减少插损效果甚微。     

功能化碳纳米管增强水泥基复合材料力学性能研究

碳纳米管掺入水泥砂浆后易发生团聚缠绕,因此碳纳米管在水泥砂浆中的分散性是决定碳纳米管增强水泥基材料力学性能的重要指标。对碳纳米管进行功能化处理提高其在水泥浆中的分散均匀性,改善碳纳米管与基体间的界面连接,进而制备碳纳米管水泥砂浆试件,通过抗压、抗折、三点弯曲试验,研究功能化碳纳米管对水泥砂浆力学性能的影响。结果表明功能化碳纳米管水泥基复合材料较素水泥砂浆的力学性能有了提高,并且随着掺入量的增加,力学强度增加,但这种加强作用在碳纳米管含量约为0.05%时趋于饱和。和掺加未处理的碳纳米管水泥砂浆相比,试件掺入少量功能化碳纳米管即可达到力学性能峰值。