掺工业废弃料水泥砂浆压敏性能研究

选择具有良好导电性的钢屑和铁砂作为导电介质,制备得到水泥基复合材料,并在测定其抗压、抗折强度的基础上采用四电极法研究其压敏性能,分析研究了导电介质的掺量、加载速率以及循环荷载对其压敏性的影响。试验结果表明,钢屑和铁砂水泥基复合材料具备良好的力学性能与压敏性能;随着外荷载变化,钢屑砂浆的电阻率变化率呈二次曲线变化规律,铁砂砂浆的电阻率变化率呈近似直线变化规律。     

量子隧道效应压敏复合材料

为探讨镍粉-水泥基复合材料的压敏性及其产生机理,首先验证了采用埋入式环状四电极进行镍粉-水泥基复合材料电阻测试的可行性,然后探讨了镍粉-水泥基复合材料的伏安特性,最后研究了一次加载至破坏时和弹性加载阶段镍粉-水泥基复合材料的电阻率变化规律.研究结果表明:基于埋入式环状电极的四电极法适用于镍粉-水泥基复合材料压敏性的测试;在测试电流＜10mA时,镍粉-水泥基复合材料的伏-安特性为线性,隧道导电具有欧姆特性;镍粉-水泥基复合材料一次加载至破坏,电阻率变化率最大达70%,弹性阶段电阻率变化率可达60%以上,量子隧道效应是致使其具有优异压敏性能的原因.     

钢渣混凝土压敏性研究及机理分析

为了确定钢渣混凝土是否具有感知应力的功能,研究了钢渣混凝土在不同荷载条件下的电阻变化规律,即压敏性.通过模拟试验测试了不同加载速率、循环加载、突然加载和卸载等加载条件下钢渣混凝土的压敏性.结果表明,随着钢渣掺量的增加,钢渣混凝土的压敏效应更加明显;压力较小时,电阻率随压力增大而迅速降低;压力增大到一定程度后,电阻率下降十分缓慢;压力达到极限荷载时,电阻率迅速升高;在循环加载情况下,第一次加载循环时钢渣混凝土电阻变化率高于第二次加载循环时的变化率.钢渣混凝土成本很低,制备方法简单,与碳纤维增强水泥一样具有良好的压敏性,因此具有较好的应用前景.     

三维石墨烯-碳纳米管/水泥净浆的压敏性能

为了探索三维石墨烯-碳纳米管(G-CNTs)/水泥净浆的压敏性能,采用四电极法研究了荷载作用下GCNTs/水泥净浆的电阻率变化,并分析不同G-CNTs掺量、加载幅度、加载速度以及恒定荷载对电阻率变化的影响。研究表明:随着G-CNTs掺量的增加,电阻率呈先减小后稳定的变化趋势,在G-CNTs掺量由0.2wt%增加至1.6wt%时,电阻率下降51.8%;电阻率与温度呈负相关;G-CNTs掺量高于0.8wt%时可以显著提高水泥净浆的压敏性能,且电阻率变化率与应力应变有明显的对应关系,1.2wt%G-CNTs掺量下试件的应力灵敏系数和应变灵敏系数分别为2.3%/MPa和291;G-CNTs/水泥净浆电阻率变化率幅值随着加载幅度增大而相应增加,其电阻率变化率曲线在不同加载速度以及恒定荷载作用下均与应力-应变曲线一一对应,具有良好的压敏特性。     

掺CCCW的碳纤维石墨水泥基复合材料的导电及压阻特性

利用四电极法研究了内掺水泥基渗透结晶防水材料(CCCW)的碳纤维石墨水泥基复合材料试样(40 mm×40 mm×40 mm)的导电特性及其在循环荷载作用下的压阻特性,分析讨论了碳纤维石墨水泥砂浆的体积电阻率及压阻特性随石墨掺量的变化规律。碳纤维和CCCW的掺量分别为水泥质量的1%和4%;石墨掺量分别为水泥质量的0%、10%、20%、30%、40%和50%。结果表明,添加CCCW的碳纤维石墨砂浆试样的体积电阻率随石墨掺量的增加迅速下降,并存在渗滤现象,渗滤阈值为20%左右。在循环荷载作用下,不同石墨掺量试样的电阻和应力存在一定的对应关系。石墨掺量为水泥质量的20%～30%时,碳纤维石墨水泥砂浆试样的体积电阻率与压应力呈现良好的可重复性,电阻值在应力加载时几乎呈线性下降,而卸载时增加。     

乙炔炭黑水泥基复合材料的压敏性

为探讨乙炔炭黑水泥基复合材料的压敏性 , 验证了利用基于埋入式环状电极的四电极法测试复合材料电阻的可行性; 研究了一次加载至破坏时乙炔炭黑水泥基复合材料的电阻率变化规律 , 并通过在弹性阶段的加载考察了乙炔炭黑水泥基复合材料压敏性的重现性 ; 分析了测试电流和试件偏压对压敏性的影响。研究结果表明 ,基于埋入式环状电极的四电极法测试压敏水泥基材料的电阻误差小于 10 % , 用于复合材料电阻的测试是可行的。掺量 15 vol %的乙炔炭黑水泥基复合材料一次加载至破坏 , 电阻率变化率最大可达 55 % , 弹性阶段电阻率变化率可达 35 %以上 , 且其压敏性基本不受测试电流和试件偏压的影响。乙炔炭黑是制备具有高感知灵敏度的压敏水泥基材料的一种有效功能组分。     

纳米TiO2与水泥复合材料的吸波机理探讨

纳米TiO2作为微波吸收剂,掺入到水泥材料中,使水泥基复合材料具有一定的吸波功能.通过对掺有锐钛型TiO2、纳米锐钛型TiO2和纳米金红石型TiO2的水泥基复合材料的导电性能、电磁参数和反射率的分析比较,探讨了纳米TiO2与水泥复合材料的吸波机理.由于纳米TiO2的小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应,使纳米TiO2与水泥复合材料在高频段体现更好的吸波性能,当纳米TiO2掺量为5%时,在12.5～18GHz频率范围内复合材料的反射率基本上都＜-0dB,最小反射率达-16.34dB.     

轴向压力作用下钢渣混凝土的压敏性研究

在不同加载速率、突然加载和卸载以及三向约束等加载条件下,钢渣混凝土具有良好的导电性和压敏性;随着钢渣掺量的增加,钢渣混凝土的压敏效应更加明显;施加压力较小时,电阻率随压力增大而迅速降低;压力增大到一定程度后,电阻率下降十分缓慢;压力达到极限荷载时,电阻率迅速升高;受到三向约束时,钢渣混凝土仍然具有压敏特性,相对于单轴受?其压力敏感性较低.     

高密度聚乙烯/纳米石墨导电纳米复合材料压敏特性研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,纳米石墨为导电填料,通过双辊混炼制备了具有良好压敏特性的导电纳米复合材料.研究了纳米石墨复合材料的电学性能及压敏性能,讨论了纳米石墨含量以及加压次数对导电复合材料压敏特性的影响.     

碳纤维水泥基复合材料的正、负压敏性及其机理分析

对碳纤维水泥基复合材料的压敏特性进行了实验研究。结果发现, 在含水量不同的情况下, 碳纤维水泥基复合材料分别具有正、负两种压敏特性。含水量较高时, 碳纤维水泥基材料的电阻相对变化率随应力的增大而增大, 随应力的减小而减小, 表现出正压敏性。而含水量较低时, 电阻相对变化率随应力的增大而单调减小,随应力的减小而单调增大, 表现出负压敏性, 进而提出了一种双效应机理, 并对这一物理现象进行了合理解释。