碳纤维增强水泥基复合材料的电磁屏蔽性能

利用弓形法测试了碳纤维质量掺量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%时,碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)在低频段4~8 GHz和高频段8~18 GHz对电磁波的反射率,讨论了碳纤维质量掺量变化对反射率的影响。结果发现,碳纤维质量掺量相同、低频段时,反射率小于-10 dB,复合材料对电磁波表现出吸收性;高频段时,反射率大于-10 dB,复合材料对电磁波表现出反射性。低频段、碳纤维质量掺量为0.6%时出现最小反射率-15.1 dB;高频段、碳纤维质量掺量为0.4%时,出现最小反射率-19.4 dB。     

碳纤维增强水泥基复合材料的性能和应用

介绍了水泥混凝土材料以其抗压强度高、施工方便等优点在人类建筑史上发挥了重要作用,但由于其功能单一、脆性大、自重大、抗拉强度和抗弯强度低等缺点,在特殊领域中的用途受到很多限制。试验中,将碳纤维加入到水泥基体中,不仅可改善水泥自身力学性能的缺陷,使其具有高强度、高模量、高韧性,更重要的是把普通的水泥建筑材料变成了具有自感知内部温度、应力和损伤及一系列电磁屏蔽性能的功能材料。     

铁氧体、石墨及碳纤维水泥基复合材料的电磁屏蔽性能研究

通过设计正交实验的方式研究了复掺铁氧体、石墨和碳纤维水泥基复合材料材料的电磁屏蔽效能.结果表明:在30～1500 MHz频率范围内,影响电磁屏蔽效能的主次因素分别为碳纤维、铁氧体和石墨.铁氧体、石墨和碳纤维最佳掺量为占水泥质量比34.4％、25％和1.9％,其平均电磁屏蔽效能达到33.51 dB,且电磁屏蔽效能随着试样厚度的增加而线性增大.在200～1500 MHz范围内,掺入铁氧体和碳纤维的平均屏蔽效能在37 dB左右,而掺入石墨和碳纤维的平均屏蔽效能在31 dB左右,复掺铁氧体和碳纤维试样的电磁屏蔽效能要比复掺石墨和碳纤维的屏蔽效果好.     

石墨–碳纤维水泥基复合材料的电磁屏蔽效能

采用同轴法兰–网络分析仪法研究了石墨–碳纤维水泥基材料在100kHz～1.5GHz频率范围内的电磁屏蔽性能。结果表明:水泥中石墨掺量接近渗滤阈值时,材料的屏蔽效能可获得明显改善。胶体石墨的屏蔽效能要明显好于鳞片石墨的,石墨的细度以25μm为宜,超过25μm对进一步改善屏蔽效果作用不大。碳纤维能显著提高材料的屏蔽效能,复掺石墨及碳纤维可使水泥基材料的屏效值进一步提高,其屏效值在测试频段内最高可达24dB。     

炭纤维增强水泥基复合材料(CFRC)的电磁性能

炭纤维增强水泥基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Cement Composites,CFRC)是新发展起来的一种电磁屏蔽材料,它是防止电磁污染的防护性功能材料之一。本文阐述了炭纤维增强水泥基复合材料的制备成型工艺;分析了炭纤维掺入量和长度、水灰比和密实成型制备工艺、炭纤维分散性、养护龄期、外加剂、炭纤维表面化学气相沉积(CVD)处理等因素对CFRC力学性能、导电性能、压敏性能及电磁性能的影响。合适的炭纤维掺入量和长度、炭纤维的均匀分散、合理的水灰比和炭纤维表面处理是影响CFRC导电性能和电磁性能的主要因素。CFRC对电磁波的屏蔽效果除利用屏蔽效能从反射电磁波角度衡量外,亦可从吸收电磁波角度利用反射率进行评价。     

羰基铁粉-碳纤维水泥基复合材料的吸波性能

采用海军研究实验室反射率测试系统,研究了单掺碳纤维和复掺羰基铁粉碳纤维水泥基复合材料在2～18GHz频率段的吸波性能.利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了复合材料微观结构和组成成分的变化.结果表明:单掺碳纤维时,在2～8GHz低频率段,反射率随碳纤维掺量增加逐渐增强;在8～18 GHz高频率段,随碳纤维掺量增加.复合材料吸...     

碳纤维增强水泥基复合材料的电阻计算模型

根据碳纤维增强水泥基复合材料(carbon fiber reinflorced cement composite,CFRC)导电机理,将CFRC材料内部导电通路分成碳纤维搭接导电与隧道效应导电两种方式.通过假定碳纤维理想搭接,运用定量体视学理论计算碳纤维的搭接电阻.结果表明:随着碳纤维掺量的增加,CFRC材料中网络搭接导电通路所占比例逐渐增加,尤其在渗流区域附近,搭接通路所占比例急剧上升,但是在过渗流区碳纤维掺量对搭接电阻所占比例的影响呈现微弱上升趋势.隧道效应电阻模型计算则依据定态schTodinger方程,通过选取合适参数--电子跃迁的势垒与电子能量的比值U0/E,运用模型得到的计算值与试验值有较好的一致性.在相同的U0/E取值下,隧道效应电阻随着碳纤维掺量的增加而减小;而在同一掺量下,隧道效应电阻计算值随U0/E的增大而增大.     

碳纤维表面化学结构对其增强环氧树脂基复合材料性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟手段,构建了碳纤维氧化表面及其增强的环氧树脂基复合材料模型。系统研究了碳纤维表面含氧官能团演变与碳纤维表面张力的作用关系,构建了碳纤维的不同氧化表面增强的环氧树脂模型,并进一步升温固化,获得最终的热固性复合材料。揭示了不同碳纤维表面化学结构对复合材料的剪切、拉伸及弯曲性能的影响。研究结果表明：—C=O和—COOH的含量提升有利于碳纤维表面能的提高,这主要归因于—C=O双键可弥补—C=C—破坏损失的表面共价键能,也提高了表面非键相互作用能。此外,一定含量含氧官能团的引入对复合材料力学性能均有不同程度的提高,但过量的含氧基团则削弱了力学性能。当电流密度为0.69 A/m²时,对应碳纤维增强环氧树脂基复合材料的剪切应力、拉伸强度和弯曲强度均为最优,进一步提升的电流密度使得复合材料的力学强度均逐渐降低。     

碳纤维复合材料电磁屏蔽性能研究

随着电子技术的广泛应用,电磁波引起的电磁干扰问题日益严重,电磁屏蔽成为当前国际上迫切需要解决的问题,电磁屏蔽材料的研究成为人们越来越关注的重要内容。本文阐述了电磁屏蔽材料的种类,电磁屏蔽原理以及碳纤维性能特点。同时,制备碳纤维复合材料电磁屏蔽效能试样,在30MHz-1.5GHz频率范围内用同轴传输线法进行了电磁屏蔽效能的测试。实验结果表明:在30MHz-1.5GHz频率范围内,碳纤维复合材料的电磁屏蔽效能在32.3dB-43.1dB之间。     

纤维增强水泥基复合材料的新发展

介绍了纤维增强水泥基复合材料的应用与研究现状，展望了新型纤维增强水泥基复合材料的发展方向。     

螺旋炭纤维的研究进展

螺旋炭纤维具有优异的物理和化学特性，在电磁波吸波材料、氢气存储等领域极具应用价值。本文综述了螺旋炭纤维的现状与发展，包括螺旋炭纤维的制备、微观形貌、生长机理、性能与应用，并讨论了有关螺旋炭纤维存在的一些问题。     

掺短碳纤维和石墨混凝土的低频电磁屏蔽性能

对短碳纤维石墨混凝土的电磁屏蔽性能进行了研究,分析了短碳纤维和石墨的含量对混凝土低频电磁屏蔽效能的影响,探讨了短碳纤维的加入对石墨混凝土电磁屏蔽性能的影响机理,为设计高性能低频电磁屏蔽混凝土提供了依据。在1MHz～1．8GHz低频区域,短碳纤维石墨混凝土的最大电磁屏蔽值达到8．5dB。     

化学气相沉积(CVD)炭/碳复合材料(C/C)研究现状

主要介绍了炭／炭复合材料（C／C）的化学气相沉积（CVD0制备方法及其影响因素，以及热解炭的组织与沉积机理。概括了VCD的基本方法，如等温法、压差法、热梯度法等。分析了温度、气流速率、气体浓度、预制体及孔隙的形状大小状况等对CVD过程的影响。列举了热解炭的组织，包括光滑层、粗糙层、各向同性体碳以及它们的变体，并对其生长特征及性能进行了较详细的描述。综述了热解炭的沉积机理，典型的有分子沉积、固态沉积、液滴沉积机理等。     

炭纤维表面处理综述

综述了炭纤维的表面结构与性能,介绍了两种通用的炭纤维表面处理方法：电化学氧化法和等离子氧化法;同时也总结了炭纤维表面处理对提高炭纤维／树脂复合材料界面的粘接机理。     

碳纤维增强磷酸钙骨水泥复合材料

采用碳纤维为增强相以提高磷酸钙骨水泥的力学性能。利用硝酸液态氧化法对碳纤维进行表面处理。仿照天然骨的结构,将处理后的碳纤维均匀埋于材料的受力面。制得的碳长纤维增强磷酸钙骨水泥生物复合材料,其抗折强度为10．80MPa。同样制备条件下,加入未处理的碳纤维,复合材料的抗折强度为6．35MPa,未加碳纤维骨水泥材料的抗折强度为5．81MPa。因此,以碳纤维为增强相并经表面处理后,可大大提高与骨水泥之间的界面结合强度,从而有效传递载荷,得到的复合材料的力学性能显著提高。利用X射线衍射及扫描电镜对复合材料的水化产物及微观结构进行了检测。     

苯并(口恶)嗪及其碳纤维复合材料固化动力学研究

采用非等温DSC技术研究了不同升温速率下苯并噁嗪/碳纤维复合材料的固化过程.以Avrami方程分析计算了2种固化体系的动力学参数和表观反应活化能.结果表明Avrami指数n随固化温度的变化能反映出苯并噁嗪固化过程的2个阶段--凝胶粒子形成和增长阶段及扩散控制阶段.用Avrami速率常数计算得到的表观活化能与文献值基本一致,但能更清楚地反映出碳纤维对苯并噁嗪固化反应动力学的影响,即催化作用和延缓作用.     

苯并噁嗪及其碳纤维复合材料固化动力学研究

采用非等温DSC技术研究了不同升温速率下苯并口恶嗪/碳纤维复合材料的固化过程。以Avrami方程分析计算了2种固化体系的动力学参数和表观反应活化能。结果表明:Avrami指数n随固化温度的变化能反映出苯并口恶嗪固化过程的2个阶段———凝胶粒子形成和增长阶段及扩散控制阶段。用Avrami速率常数计算得到的表观活化能与文献值基本一致,但能更清楚地反映出碳纤维对苯并口恶嗪固化反应动力学的影响,即催化作用和延缓作用。     

碳纤维增强水泥复合材料的机敏性

采用水热热压技术制备了短切碳纤维增强水泥复合砂浆,讨论了材料本身作为探头时电阻测量信号的机敏效应,并用ＯＭ,ＳＥＭ观察了材料的显微结构。研究表明：材料结构中存在电导渗流现象,受载后材料电阻率下降并导致民导渗流阈值降低;一次加载和循环加载条件屯下的电阻变化均能反映材料在弹性、非弹性和断裂区间的应力并具有灵敏的响应;碳纤维掺量与材料断裂时电阻相对变化率呈相正比关系,但纤维长度与测量灵敏度呈反比。     

炭纤维表面处理对CF／PMR—15复合材料力学性能的影响

研究了炭纤维表面不同处理方法对复合材料力学性能的影响,采用等离子体和等离子体接枝技术对炭纤维表面进行处理后,CF／PMR－15复合材料的界面剪切强度与层间剪切强度均有所提高,随着界面状态的改善,界面剪切强度提高的幅度比层间剪切强度提高的大,本文为指导炭纤维的表面处理,评价处理效果,进一步预报复合材料的宏观性能打下了基础。     

表面处理工艺对碳纤维复合材料的ILSS及界面形貌的影响

考查了不同表面处理工艺对碳纤维复合材料层间剪切强度及层面、断面形貌的影响。通过材料实验机测得碳纤维及其复合材料的拉伸强度和层间剪切强度,并通过扫描电镜分析评价不同电导率对复合材料ILSS的影响。结果表明,12ms/cm是表面处理工艺中电导率的较优选择;碳纤维的层间剪切强度随电量的变化符合"层进式物化双效模型";制备高层间剪切强度碳纤维和复合材料时,较优的电解质是NaOH,较优的电解液浓度为2%,较优的电量为10C/g;本工艺条件下制得的SYT49碳纤维层面形貌与东丽T700G碳纤维相似。