导电硅橡胶复合材料压缩敏感性研究

分别对短切碳纤维和炭黑填充的硅橡胶基导电复合材料试样进行了单次与循环压缩试验,研究两种复合材料的压敏特性及可重复性。测试结果表明,两种导电复合材料都具有较好的压缩敏感性;碳纤维填充时,试样的灵敏度较高,达到250左右,且电阻相对值与应变之间基本呈线性关系;炭黑填充时,试样具有较好的可重复性,但灵敏度较差。通过导电机理研究,对两种导电复合材料不同的导电敏感特性进行了分析。     

碳纤维/硅橡胶导电复合材料的温度响应

通过升温-降温循环及升温-恒温两种方式研究了碳纤维/硅橡胶导电复合材料试样的温度响应,通过碳纤维导电复合材料的导电机理对测试结果进行了分析。该导电复合材料具有正温度系数,并具有温度弛豫现象。橡胶材料与碳纤维材料热膨胀系数的不同是造成其电阻温度响应的主要原因;而温度变化对电子能量的影响也是造成材料温度响应的原因之一。     

碳纤维增强铜基复合材料的性能研究

采用粉末冶金法制备了短碳纤维增强铜基复合材料。经对不同碳纤维含量试样的硬度及导电性能的测定，并在干摩擦的条件下研究了碳纤维增强铜基复合材料的摩擦磨损性能，同时对磨损表面的微观结构进行观察来分析其磨损机理。实验结果表明，随着碳纤维含量的增加，该材料的硬度和耐磨性均有所增加，但其导电性有所下降。     

碳纤维增强受电弓滑板的性能表征

采用改性酚醛树脂为粘结剂,连续碳纤维和短切纤维为增强相,铜为导电相,石墨为润滑相,利用热压技术制备碳纤维增强受电弓滑板.对试样进行电阻测试、冲击试验以及磨损试验,利用SEM对冲击断面和磨损形貌进行观察.结果表明,连续碳纤维增强滑板的冲击性能和耐磨性明显优于短切纤维增强滑板;碳纤维含量对滑板的机械性能影响较大;纤维与树脂...     

网状和皮芯结构对生产高性能碳纤维组织演变的影响

为了研究聚丙烯腈纤维各级超分子结构形态及结晶的微观形态,弄清楚制备碳纤维的过程与所得到纤维结构和性能的关系,用透射电子显微镜分析了凝胶网络和皮芯结构的形成及预氧化和炭化过程中纤维结构的演变历程.结果表明:原丝具有明显的皮芯结构,外表层凹凸不平,从表层至心部是一层过渡区,表层的片层较心部的薄且致密.碳纤维网络骨架间接点的密集程度和原丝的密集程度有直接关系,原丝网络骨架的接点密集度低及晶粒组织大,随后得到的最终碳纤维密集度低及晶粒组织也大,其强度和模量明显高.碳纤维强度主要是纤维中弥散分布的"小晶区"做出的贡献;原丝微观结构中,"晶区"数量、大小和弥散分布情况以及构成三维空间网络结构的致密程度决定了预氧丝和碳纤维的性能.     

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。     

复相导电混凝土强度及其导电性能

通过对比试验,研究了三种不同复相导电混凝土的强度及导电性能。试验结果表明:复相导电混凝土的强度及导电性能与其所含功能材料的类型和掺量有关。掺入碳纤维时,掺量以1.0%为宜;同时掺入石墨和碳纤维时,石墨掺量以5%为宜,最优替代碳纤维量约为25%;同时掺炭黑和碳纤维时,炭黑掺量以0.5%为宜,且炭黑最优替代碳纤维量约为25%,用适量石墨和炭黑替代碳纤维可以制备不同要求的复相导电混凝土。     

短切PAN基碳纤维导电沥青混合料性能试验研究

为了确定碳纤维导电沥青混合料的合理碳纤维掺量,选用短切聚丙烯腈(PAN)基碳纤维作为导电相材料,通过大量室内试验分析了碳纤维掺量对导电沥青混合料AC-13C的马歇尔性能和导电性能的影响,并验证了其路用性能。结果显示,相同油石比下,随着碳纤维掺量的增加,导电沥青混合料的毛体积密度、沥青饱和度和马歇尔稳定度呈先增后减的变化趋势,空隙率和矿料间隙率呈先减后增的变化关系,而流值一直增大。通过对碳纤维掺量不同范围的沥青混合料分别采用AC、调整和SMA的技术标准,确定了合理的最佳油石比,且最佳油石比与碳纤维掺量之间呈良好的半对数相关关系。同时,在最佳油石比下,导电沥青混合料电阻率的对数与碳纤维掺量之间呈良好的幂函数关系,且0.1%碳纤维掺量的沥青混合料的各项路用性能指标均达到气候条件要求高的改性沥青混合料和SMA的技术要求。因此,适宜的碳纤维掺量对导电沥青混合料可起到优良的增强作用,并形成稳定的导电网络,综合各项性能和导电发热的技术要求,建议碳纤维的适宜掺量取0.1%。     

碳纤维导电纸的研究现状及其应用

和其他碳纤维复合材料相比,由于碳纤维导电纸具有轻薄柔软,可复合性强的优点,因此在许多领域都得到了广泛应用。基于碳纤维导电纸的不同应用领域,主要介绍了碳纤维导电纸的性能特点、制备工艺及其在各领域内的研究进展,同时对碳纤维导电纸的前景进行了展望。     

碳纤维硫铝酸盐水泥基机敏复合材料

采用压制成型方法制备了碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料 ( Carbon Fiber Reinforced Sulphoaluminate Cement,简称CFRS ) 。用XRD和孔结构分析仪对复合材料的物相和孔径与孔体积的关系进行了分析,研究了不同碳纤维掺量对复合材料在单调压应力和循环压应力下的机敏性能的影响。XRD和孔结构分析研究结果表明,压制成形的试样水化14天硫铝酸盐水泥水化仍不完全,试样结构致密,孔隙率较小,孔径基本小于0.9μm;单调压应力下机敏测试性能表明,碳纤维掺量为0.3％和0.5％的CFRS试样电容变化率与压应力近似成线性关系,机敏性能较好;循环压应力下碳纤维掺量为0.7％的CFRS试样电容变化率与循环压应力成一一对应关系,表现出较好的机敏特性。      

电阻法研究炭纤维树脂基复合材料结构健康监控

综述了利用炭纤维树脂基复合材料(简称CFRP)自身的导电性，采用直流或交流电阻法在线监测CFRP复合材料在各种单一、循环载荷条件下的电阻变化，将电阻信号与材料微现结构的变化联系起来，从而对CFRP复合材料进行结构健康监控，使电阻法成为一种本征智能化自诊断技术．     

酚酞型聚芳醚砜导电复合材料导电机理的初步研究

酚酞型聚芳醚砜是一种高性能工程塑料,由它与导电性填料复合制得的导电复合材料具有优良的综合性能。笔者针对模压成型的碳纤维和炭黑填充酚酞型聚芳醚砜复合材料中导电通路的构造特征进行了探讨,认为三维导电网络是由作二维排布的填料沿模压方向交叠构成的。     

CF/PMR-15复合材料界面的直观分析与材料性能的研究

本文采用透射电镜(TEM)对碳纤维/聚酰亚胺复合材料(简称CF/PMR-15)界面形态、界面结构进行了TEM分析,结果表明:CF/PMR-15的界面形态、界面结构与CF的表面性质有关,且对CF/PMR-15的宏观性能有一定的影响。     

Review on quality assurance along the CFRP value chain – Non-destructive testing of fabrics,preforms and CFRP by HF radio wave techniques

Eddy current testing is well established for non-destructive testing of electrical conductive materials [1]. The development of radio frequency (RF) eddy current technology with frequency ranges up to 100 MHz made it possible to extend the classical fields of application even towards less conductive materials like CFRP [2][3](Table 2). It turns out that RF eddy current technology on CFRP generates a growing number of valuable information for comprehensive material diagnostic. Both permittivity and conductivity of CFRP influence the complex impedance measured with RF eddy current devices. The electrical conductivity contains information about fiber texture like orientations, gaps or undulations in a multilayered material. The permittivity characterization influenced by dielectric properties allows the determination of local curing defects on CFRP e.g. hot spots, thermal impacts or polymer degradation. An explanation for that effect is seen in the measurement frequency range and the capacitive structure of the carbon rovings. Using radio wave frequencies for testing, the effect of displacement currents cannot be neglected anymore. The capacitive structures formed by the carbon rovings is supposed to further strengthen the dielectric influences on eddy current measurement signal [3]. This report gives an overview of several realized applications and should be understood as a general introduction of CFRP testing by HF Radio Wave techniques.     

An investigation of contact resistance between carbon fiber/epoxy composite laminate and printed silver electrode for damage monitoring

An addressable conducting network (ACN) enables the structural condition to be monitored by the electrical resistance between electrodes on surface of CFRP (carbon fiber reinforced polymer) structure. To improve the reliability of ACN for damage detection, the contact resistance between the electrodes and CFRP laminates needs to be minimized. In this paper, the silver nanoparticles electrodes were fabricated via printed electronics techniques on CFRP composite. The contact resistance between the silver electrodes and CFRP was measured with respect to various fabrication conditions such as the sintering temperature of silver nanoink and the surface roughness of CFRP laminates. The interfaces between silver electrode and carbon fibers were observed using scanning electron microscope (SEM). From the study, it was found that the lowest contact resistance of 0.3664 Ω could be achieved when the sintering temperature of the silver nanoink and surface roughness were 120 °C and 230 nm, respectively.     

A Flexible Conformal Piezoresistive Sensor Based on Electrospinning for Deformation Monitoring of Carbon Fiber-Reinforced Polymer

Carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) materials are widely applied in various areas as key structure components. The structural health monitoring of the CFRP components is crucial to prevent catastrophic failure. However, the nonplane surfaces of CFRP components hinder the attaching of monitoring sensors with hard substrates. Therefore, the substrate conditions for sensor preparation are mainly considered in this study. To adapt the proposed sensors to the curved substrate, including nondevelopable surfaces, electrospinning method is used to prepare conformal piezoresistive fiber films, in which polymethyl methacrylate is served as the matrix and carbon nanotubes are utilized as the conductive filler. The piezoresistive fibers covered on CFRP substrates have a gauge factor up to 207.95 and can response to the strain less than 0.05%. Moreover, the sensor also has high durability and the ability to follow the dynamic excitation signals with as high as 50 Hz.     

碳纤维/铝/环氧复合板的初步研究

本文揭示了碳纤维/铝/环氧复合板的显微结构,比重、热胀性能与碳纤维含量的关系,探讨了增强组份的表面处理、碳纤维/铝的叠层结构设计、碳纤维含量、纤维混杂对复合板力学性能的影响。试验表明:碳纤维/铝/环氧复合板具有轻质、低热胀、高强度等特点,当碳纤维增强环氧的含量为55vol%时,它的拉伸,弯曲与剪切强度达到或超过芳纶纤维或玻璃纤维/铝/环氧复合板的相应值。     

碳纤维片材的徐变性能试验研究

通过碳纤维片材的徐变试验,分析碳纤维片材的徐变特性,研究卸载后碳纤维片材的力学性能变化情况。定性分析了碳纤维片材的徐变特性对工程应用可能产生的影响。     

界面层性能对碳纤维复合材料(CFRP)性能的影响

本文报导了一种崭新的提高CFRP韧性及耐湿热性能的方法,即用等离子体处理及聚合接枝改性碳纤维表面,向CFRP中引入既可塑又防水的混杂界面层,使CFRP韧性提高148%,材料破坏过程由脆性破坏转变为韧性破坏,材料的模量、层间剪切强度(ILSS)、玻璃转化温度(T_g)、松弛活化能不但没有下降,而且都有所提高,耐湿热性能也有很大的改善,ILSS强度保留率由92.73%提高到99.79%。     

预应力碳纤维板加固受弯构件的试验研究

传统外部粘贴碳纤维增强复合材料加固技术无法充分发挥材料性能,加固效果有限。预应力碳纤维加固技术可有效解决上述缺陷,成为目前碳纤维加固研究的重点。作者研发了对碳纤维板进行预应力加固的设备,在此基础上进行了8根采用外部粘贴预应力碳纤维板加固的受弯构件的模型试验,研究了预应力碳纤维加固对试件承载力、使用阶段变形、碳纤维应用效率及延性的影响。试验结果表明:预应力碳纤维板加固可显著提高受弯构件开裂及屈服荷载,减小构件使用阶段内的变形,充分利用碳纤维材料性能;通过仔细设计构件延性可满足工程需要。