加载条件对纳米石墨烯片水泥基复合材料压敏性能的影响

研究不同纳米石墨烯片(GNPs)掺量下加载幅值(15 MPa、20 MPa、25 MPa)和加载速率(100 N/s、300 N/s、500 N/s)对纳米石墨烯片水泥基复合材料(GNPs/CC)压敏性能的影响。试验结果表明:在GNPs掺量低于0.25%(质量分数,下同)时,GNPs/CC的压敏性能与空白组相近;在掺量达到0.3%时,GNPs/CC的电阻变化率最大,且重复性最好。在GNPs掺量为0.3%的情况下,GNPs/CC的电阻变化率与应变随加载幅值的增加而增大,在加载幅值不大于20 MPa时,GNPs/CC的电阻变化率与应变的增加幅度相近,材料的灵敏因子变化较小;在加载幅值达到25 MPa时,由于电阻变化率的增加幅度大于应变的增加幅度,材料的灵敏因子出现了较明显的增加。而加载速率在纳米石墨烯片掺量为0.3%时,对材料的压敏性能无明显影响。     

纳米碳黑水泥基复合材料压敏性及机理分析

对三种掺入量纳米碳黑(33 nm)的水泥基复合材料的压敏性进行了试验研究.结果表明纳米碳黑可以改善水泥基材料的导电性能,纳米碳黑水泥基复合材料的电阻率与材料所受应力之间存在良好的对应关系,材料的电阻相对变化率R/R0随应力σ增大而减小,并且,在经过预压之后纳米碳黑水泥基复合材料的压敏性呈现良好的稳定性.     

高分散石墨烯改性水泥基材料力学性能的研究

通过改性Hummers法制备出高分散性的石墨烯,并以不同的比例掺入到水泥基复合材料中进行力学试验研究。结果表明,掺入一定量的石墨烯能够有效地提高水泥基复合材料的抗折、抗压强度,当石墨烯掺量为0.03wt%时,28d龄期抗折、抗压达到最大值,分别为9.6MPa和62.8MPa,比普通空白样提高了10.3%和18.9%。分析水泥石的SEM、FT-IR及XRD等微观结果发现,石墨烯在水泥水化过程中,通过调控水化晶体的生长形态和聚集状态,改善了硬化水泥石内部微观孔隙分布,使材料密实度增加,从而提高其强度。     

球磨时间对石墨烯复合材料电化学性能的影响

采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学工作站等手段研究了球磨时间（0~60 min）对石墨烯/La₁₅Fe₂Ni₇₁Mn₆B₂Al₂复合材料微观结构和电化学性能的影响。结果表明,球磨时间为0~60 min制备的石墨烯复合储氢合金都主要由La₃Ni₁₃B₂、（Fe,Ni）、LaNi₅相组成,其中LaNi₅相的晶胞体积会随着球磨时间的增加而减小。随着球磨时间从0 min增加至60 min,石墨烯复合储氢合金的电荷转移电阻先减小后增大、交换电流密度先增大后减小、氢扩散系数和荷电保持率先增加后减小,在球磨时间为40 min时取得电荷转移电阻最小值,交换电流密度、氢扩散系数和荷电保持率最大值。此外,在相同循环次数下球磨时间为40 min制备的石墨烯复合储氢合金具有相对较高的放电比容量。适宜的石墨烯/La₁₅Fe₂Ni₇₁Mn₆B₂Al₂复合材料的球磨时间为40 min,此时氢扩散系数和荷电保持率分别为1.259×10^-8 cm²/s和97.62%,具有较好的电化学性能,这主要与此时复合材料粉末颗粒较为细小、均匀且结晶度较高等有关。     

石墨烯/硅橡胶复合材料性能的研究

分别采用热解还原法和溶液法制备石墨烯(TrG)和TrG/硅橡胶(MVQ)复合材料,并对TrG/MVQ复合材料的导电性能和物理性能进行研究。结果表明:TrG能够明显提高MVQ的导电性能,随着TrG用量的增大,TrG/MVQ复合材料的体积电阻率明显降低,TrG的渗滤阈值为0.019 4;TrG对MVQ具有补强作用,随着TrG用量的增大,TrG/MVQ复合材料的邵尔A型硬度和拉伸强度明显提高;TrG在MVQ基体中分散良好,部分互相交错搭接在一起,形成了贯通的导电网络。     

多壁碳纳米管水泥基复合材料的压敏性能研究

采用聚羧酸系减水剂分散多壁碳纳米管（ MWCNTs ）,利用四电极法研究了 MWCNTs 掺量对28 d 龄期MWCNTs水泥基复合材料导电特性和在循环荷载作用下压敏性能的影响以及不同最大加载力和加载速率下材料压敏性能的变化。研究表明：随 MWCNTs 掺量的增加,复合材料的电阻率逐渐降低,极化时间逐渐减少。当MWCNTs的掺量在0．06wt％～0．3wt％范围时,复合材料电阻率的变化最大,在循环荷载作用下也表现出良好的压敏性。当加载至试块破坏的情况下,最大电阻变化率可达到70％。随着加载力和加载速率的增加,电阻率的变化率均逐渐变大。本项研究对于实现混凝土材料的智能化以及工程结构检测的实时化具有重要意义。     

掺杂对钛酸锶压敏陶瓷性能的影响

研究了施主掺杂和受主掺杂对SrTiO3压敏陶瓷材料微观结构和电性能的作用。研究结果表明，La、Nb进行双施主掺杂时按一定比例能获得较低的压敏电压；以La进行单施主掺杂，含量为1．2mol％时，压敏电压最低。双施主掺杂的压敏电压要高于单施主的电压。以CuO进行受主掺杂的效果要好于以MnCO3进行受主掺杂的效果。     

碳纤维-钢纤维水泥基复合材料电学性能试验研究

为优化水泥基复合材料的电学性能,以碳纤维(CF)和钢纤维(SF)为导电材料,通过抗压强度试验、交流阻抗测试、扫描电镜测试和升温试验,研究了碳纤维和钢纤维的体积掺量对水泥基复合材料抗压强度和电学性能的影响。结果表明,碳纤维-钢纤维水泥基复合材料的抗压强度随碳纤维掺量增大呈先增大后减小的趋势。碳纤维、钢纤维的渗滤阈值分别为0.35%和0.6%(均为体积分数),复掺碳纤维和钢纤维使水泥基复合材料的导电性能大幅增强,产生了明显的正向混杂效应,碳纤维和钢纤维体积掺量达到渗滤阈值后,继续增大纤维掺量对导电性能的提升作用不大。用ZSimp Win软件拟合得到等效电路各电路元件数值,并结合SEM照片分析了导电机制。碳纤维-钢纤维水泥基复合材料具有良好的电热性能,当输入功率为7.9 W,通电30 min、60 min、90 min后,其平均温度可达到33℃、43℃、50℃,通过曲线拟合得到了温度随时间变化的回归方程。     

聚丙烯/石墨烯复合材料性能研究进展

利用石墨烯优异的导电率、断裂强度等物理性质,可使聚丙烯(PP)/石墨烯复合材料表现出更好的力学性能以及导电性能。主要概述了PP/石墨烯复合材料的合成方法及其性能改进研究进展,并对PP/石墨烯复合材料的未来发展做了展望。     

EP/GNSs复合材料的电性能研究

以KNG–180石墨烯微片(GNSs)为导电填料,双酚A型环氧树脂(EP)E–54为基体,并分别用2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)和甲基四氢邻苯二甲酸酐(Me THPA)为固化剂,采用超声分散法制备了EP/GNSs导电复合材料。研究了不同固化剂及GNSs含量对EP/GNSs复合材料电性能的影响。结果表明,两种固化剂固化的复合材料均具有明显的导电逾渗行为和正温度系数(PTC)效应;2,4-EMI固化的复合材料的逾渗阈值为5.1%,Me THPA固化的为4.5%;Me THPA固化的复合材料具有更强的PTC效应和更低的室温电阻率,但大量实验发现Me THPA固化的复合材料电性能实验结果重复性相对较差,且易存在负温度系数效应,故仍采用2,4-EMI作为EP/GNSs导电复合材料的固化剂。随GNSs含量增加,2,4–EMI固化的复合材料室温电阻率逐渐降低,PTC强度先升高后降低,当GNSs质量分数达到8%时,复合材料的PTC强度最高,达到2.3,且经过3次热循环之后,其阻–温曲线的热循环稳定性变好。     

不同分散剂对复掺GO/CNFs水泥基复合材料力学和导电性能的影响

新型碳纳米材料氧化石墨烯(GO)和纳米碳纤维(CNFs)在分散性良好的前提下可用于改善传统水泥基材料的性能.采用聚羧酸减水剂(PCs)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)3种不同分散剂对复合GO和CNFs在水泥基材料中进行分散,研究分散剂种类对复掺GO/CNFs水泥基复合材料的力学及导电性能的影响,...     

一段混炼时间对石墨烯/天然橡胶/溶聚丁苯橡胶复合材料性能的影响

采用一段密炼和二段开炼的两段混炼工艺制备氧化石墨烯(GO)/天然橡胶(NR)/溶聚丁苯橡胶(SSBR)和还原氧化石墨烯(rGO)/NR/SBR复合材料,研究一段混炼时间对GO/NR/SSBR和rGO/NR/SSBR复合材料性能的影响。结果表明:随着一段混炼时间的延长,GO/NR/SSBR和rGO/NR/SSBR复合材料的Fmax和FL增大,t90缩短;邵尔A型硬度、300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度呈先增大后减小的趋势,导电性能和导热性能呈先提高后降低的趋势,气密性能呈先提高后平稳再降低的趋势。     

熔融模压制备PVDF/石墨烯复合材料及其性能研究

以聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂为基体、石墨烯为填料,通过高速混合机混合作用,经分散剂、润湿剂、表面活性剂、相容剂等组分协同作用,使石墨烯在PVDF中分散均匀,然后经熔融模压成型,制得PVDF/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了复合材料的微观形貌,并研究了石墨烯含量、制备工艺、助剂及PVDF树脂牌号对复合材料介电性能、导电性能和导热性能的影响。结果表明,采用的助剂体系和高速混合、熔融模压的制备方法能使石墨烯以微片的形态均匀地分散在PVDF树脂基体中,形成良好的功能网络结构;复合材料介电常数、电导率、介电损耗、体积电阻率和导热系数均随石墨烯含量增加而增大;当石墨烯质量分数达到2.0%左右时,复合材料的介电和导电特性均发生突变,向高介电、高导电材料转变,而当石墨烯质量分数达到5.0%左右时,复合材料开始向高导热材料转变;制备工艺和PVDF树脂牌号对复合材料热、电性能的影响则相对较小。     

原位聚合制备聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯复合材料

采用原位聚合的方法,将石墨烯和甲基丙烯酸(MMA)通过超声共混后引发聚合,制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/石墨烯复合材料。采用原子力显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对PMMA/石墨烯的结构和形貌进行了表征,复合材料的拉伸性能和导电率分别采用拉力试验机和四探针金属/半导体电阻率测量仪器测试。结果表明,石墨烯均匀地分散在PMMA中,加入石墨烯后,PMMA的拉伸应变弹性模量、最大拉伸应变得到了大大提高。而且,当石墨烯含量由0增加到1%时,复合材料的电导率由1×10-14 S/cm提高到了8.89×10-2 S/cm,PMMA由原来的绝缘材料改性为导电材料。     

氧化石墨烯/聚氨酯复合材料的制备及性能研究

采用溶液共混浇注成膜法制备氧化石墨烯/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料,并对其结构和性能进行研究。结果表明:氧化石墨烯在TPU基体材料中分散较好;随着氧化石墨烯用量(0～5份)的增大,氧化石墨烯/TPU复合材料的拉伸强度增大,拉断伸长率未明显下降;当相同用量(均为1份)的氧化石墨烯、碳纳米管、石墨和炭黑分别填充TPU时,氧化石墨烯/TPU复合材料物理性能提高幅度最大,补强性能最好。     

剪切对聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料形态和性能的影响

设计了一种带分流板的挤出机片材机头,以产生高剪切作用,并研究剪切对石墨烯微片剥离、取向形态以及聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料导电、导热和结晶性能的影响。结果表明,带分流板的机头内部最大剪切速率是无分流板机头的10倍,使得带分流板机头制备的材料中石墨烯微片剥离程度更大,且呈高取向形态,这使得聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料的结晶度提高,导电渗流阈值从10 %降低至8 %,当石墨烯微片含量达到12 %时,在不带分流板与带分流板的挤出机片材机头挤出下,热导率分别提高到0.90、 1.20 W/(m·K)。     

少层石墨烯对普通混凝土性能的影响

为了深入研究石墨烯/混凝土复合材料,系统研究了少层石墨烯(FLGR)对普通混凝土坍落度、力学性能、抗渗性及电性能的影响,且通过扫描电子显微镜(SEM)分析了FLGR/混凝土复合材料的微观形貌,同时利用原子力显微镜(AFM)、Raman、SEM表征了FLGR.结果表明,FLGR的层数在3～6层,其D峰和G峰与单层石墨烯相...