碳纤维水泥砂浆试块力学性能研究

在普通砂浆混合料中加入少量具有一定长度的碳纤维构成的碳纤维增强砂浆试块,不仅显著改善其导电性能,还可以提高试块的强度和韧性。它作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部损伤程度。本文主要通过对内掺CCCW(水泥基渗透结晶型材料)的砂浆试块进行电阻测试,分析不同碳纤维掺量对砂浆试块强度的影响。     

碳纤维增强聚四氟乙烯耐磨材料的研究

通过冷压成型和烧结固化工艺制备了不同配方下碳纤维增强聚四氟乙类（PTFE）试样，并对其进行了机械性能，耐磨损性能测试，用扫描电镜进行了组织结构观察。结果表明：随着碳纤维质量分数的增加，碳纤维增强PTFE材料的冲击性能有所下降；而拉伸强度和硬度则呈递增趋势，抗磨损性能明显提高；碳纤维与PTFE在偶联剂的作用下能够很好相容。     

三维中空机织物环氧树脂增强复合板的制作与性能

选用尼龙鬃丝、尼龙纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维以及碳纤维,在多经轴主动送经织机上按照工艺设计参数织制各品种三维中空机织物,再以环氧树脂为基体,与织样复合成环氧树脂基增强复合板.对各样品板材进行压缩、拉伸以及摩擦磨损性能测试.结果 表明:选用不同的纤维作为板材支撑基体,复合板力学性能差异明显.环氧树脂基增强复合实心板质量轻...     

轻质碳纤维—水泥—硅粉复合材料

轻质碳纤维－水泥复合材料中，碳纤维的增强作用主要取决于碳纤维与水泥基体的粘结作用。本文从研究轻骨料、水灰比、外加剂，特别是硅粉对复合材料遥影响出发，提出了增强“微细效应”。有利于改善碳纤维与水泥基体的粘结作用。     

碳纤维复合炭黑导电砂浆导电性能及其电热功能研究*

本研究介绍了碳纤维复合炭黑导电砂浆的制备方法、导电性能和电热功能研究。导电砂浆作为一种新型的功能性建筑材料，具有导电性能和电热功能，可以应用于感应加热、防冰除雪等多种场景。为了改善导电砂浆的性能，试验探究了采用碳纤维和炭黑复合的制备方法，并分析了碳纤维掺量对导电砂浆电阻率和电热功能的影响。实验结果表明，最佳的碳纤维掺量为胶凝材料质量分数的1%，炭黑掺量为胶凝材料质量分数的0.4%，在通入10 V交流电压下1 h后，试样温度升高13.3℃。电性能测试还证实了碳纤维复合炭黑导电砂浆具有低电阻率和高发热功率密度，具有较强的融雪或除冰能力。然而，为了将这一试验成果应用于更大的场景，还需要进一步研究导电砂浆试样。     

碳纤维水泥基材料吸波性能与隐身效能分析

采用远场雷达散射截面法测试的功率反射率为表征吸波性能的指标,研究了素砂浆的吸波性能以及碳纤维长度、碳纤维掺量、搅拌方法、复掺铁氧体、温度和湿度等因素对碳纤维砂浆吸波性能的影响,根据所推导的隐身效能评价公式计算了碳纤维砂浆的隐身能力.研究表明:掺入碳纤维只能提高砂浆的高频吸波性能;合适的纤维长度和体积掺量是提高砂浆吸波性能的决定性因素;机器搅拌方法制备的碳纤维砂浆的吸波性能好于人工搅拌方法制备的碳纤维砂浆;温度、湿度升高,或者复掺铁氧体、碳纤维砂浆的吸波性能均下降;最佳配比的碳纤维砂浆在14～18GHz的频段内,其雷达最大探测距离可降低到素砂浆的80%～90%.     

碳纤维复合材料用环氧树脂体系研究进展

介绍了碳纤维增强环氧树脂复合材料的优点及其主要成型工艺,在分析不同成型工艺对环氧树脂性能要求的基础上总结了研究热点。重点讨论了近年来预浸料、RTM、缠绕成型等工艺所用环氧树脂体系在力学性能、功能性及可加工性能方面的技术突破,并对未来碳纤维复合材料用环氧树脂体系的发展进行了展望。     

碳纤维增强热塑性复合材料工艺与性能的研究

短切碳纤维的ＢＵＳＳ捏合机和连续碳纤维的双螺杆挤出增强工艺开发了碳纤维增强聚酰胺,碳纤维增强聚甲醛,等碳纤维增强热塑性工程塑料,并以碳纤维增强聚酰胺为例进行成型工艺的研究,探讨了加 工工艺参数与材料性能的关系。     

连续长碳纤维增强PPA的制备及性能的研究

设计和制备了高温尼龙(PPA)熔融浸渍碳纤维装置,用熔融浸渍法制备长碳纤维增强PPA复合材料(LFPPA).主要研究了长碳纤维增强PPA的浸渍工艺条件与材料性能之间的关系.分别研究了不同熔体质量流动速率(MFR)、浸渍槽浸渍温度、浸渍时间等浸渍工艺对长碳纤维增强PPA性能的影响.提高浸渍温度与延长浸渍时间都可以提升浸渍效果,增强复合材料的拉伸性能.     

一种新型碳纤维复合材料绳索的研制

碳纤维复合材料绳索具有重量轻，比强度高，比模量高等优异性能，笔者以环氧树脂E51，甲基四氢苯酐（METHPA），三叔胺基苯酚DMP－30和活性增韧剂6350组成的树脂体系为基体树脂，以碳纤维为增强材料，以聚氨酯为保护涂层，采用独特的制绳工艺，制成了高性能的碳纤维复合材料绳索。     

碳纤维复合材料迫击炮身管结构设计与缠绕工艺研究

纤维增强复合材料具有比刚度高、比强度大的轻量化优势,以及可设计性强、耐腐蚀性优、抗疲劳性好等显著特点,可作为武器装备轻量化设计的绝佳选材。在对迫击炮身管进行受力分析的基础上,提出了采用金属内衬外加碳纤维复合材料增强层的迫击炮复合身管双层结构,介绍了用于迫击炮复合身管加工的缠绕设备和缠绕工艺,基于实验结果,综合分析了碳纤维材料的选择、铺层顺序、纤维缠绕张力等工艺对迫击炮复合身管承压性能的影响,可为火炮复合材料身管以及复合材料承载圆筒的结构设计与加工提供参考。     

表面改性牧草纤维与橡胶粉的耦合作用对水泥胶砂力学性能的影响

废旧橡胶粉的循环应用可以有效减轻环境污染,同时,牧草纤维的利用被视为低碳建筑工业的重要举措.为了充分利用这两种材料,以掺入表面改性牧草纤维和废旧橡胶粉的水泥胶砂为研究对象,通过水泥胶砂力学性能试验和微观角度分析,研究了表面改性牧草纤维和不同目数及掺量橡胶粉对水泥胶砂力学性能的影响.试验结果表明:掺入表面改性牧草纤维能有效提升水泥胶砂的抗折性能.同时掺入改性牧草纤维和橡胶粉的试验组韧性性能优于单独掺入改性牧草纤维的试验组.当改性牧草纤维掺量为2 kg/m3,掺量为2％的20目橡胶粉的水泥胶砂强度最好.     

Electro-thermal properties and Seebeck effect of conductive mortar and its use in self-heating and self-sensing system

A new conductive aggregate was prepared by the calcination of magnetically separated fly ash and used to form a mortar containing carbon fiber. The electrical resistivity, electro-thermal properties, and Seebeck effect of the mortar were studied. The prepared mortar has good electrical conductivity and electro-thermal effects, which facilitate its use as a thermal actuator. Furthermore, the greater Seebeck effect would allow the mortar to be used as a temperature sensor. Based on these properties of the mortar, a smart self-heating and self-sensing system was fabricated, which was found to be capable of measuring temperature accurately, maintaining a set temperature, and operating reliably.     

碳纳米管-水泥基复合材料的力学性能和微观结构

研究了掺碳纳米管水泥砂浆的力学性能和微观结构,并与掺碳纤维水泥砂浆的性能进行了对比。低含量的碳纳米管-水泥复合材料具有良好的抗压强度和抗折强度。用扫描电镜对碳纳米管-水泥复合材料以及碳纤维-改性水泥复合材料的微观结构进行了分析。结果表明：复合材料中碳纳米管表面被水泥水化产物包裹,同时碳纳米管水泥砂浆的结构密实。碳纤维表面光滑,在碳纤维与水泥石之间存在明显裂缝。孔隙率测试结果表明碳纳米管的掺入改善了材料的孔结构。     

碳纤维等级对迫击炮复合身管多目标优化设计的影响

将高性能碳纤维用作迫击炮身管外部增强层,可大大降低身管质量。在湿法缠绕工艺中,针对缠绕张力对金属内衬的强化效应,基于正交各向异性材料的厚壁圆筒理论和基于小变形假设的弹性叠加理论,提出了适用于多角度分层缠绕的内衬预应力离散叠加算法。针对复合身管中受内压的薄壁内衬碳纤维缠绕圆筒典型结构,以复合身管质量和抗弯刚度为优化目标,提出了基于多岛遗传算法的复合身管多目标优化设计方法。通过不同材料搭配方案的Pareto解集对比表明,M46方案相比T300和T700方案质量更轻、刚度更高,其中Ni_2/M46方案优化效果最好,说明高模量碳纤维更具轻量化优势,并通过有限元仿真和水压试验验证了优化结果的有效性。     

不同龄期钢纤维增强水泥砂浆纤维拉拔试验与模拟研究

钢纤维增强水泥基复合材料作为一种多相复合材料,其增强增韧效果的发挥依赖于钢纤维与基体之间的界面粘结性能。通过开展不同龄期的钢纤维增强水泥基复合材料单根纤维拉拔试验及数值模拟研究,分析了龄期对钢纤维增强水泥砂浆界面粘结性能的影响,建立了不同龄期的单根纤维拉拔细观模型,通过将模拟结果与试验结果进行对比验证模型的有效性。根据所建立的细观模型分别对不同龄期钢纤维增强水泥砂浆纤维-基体间的界面粘结作用机理及纤维-基体间粘结表面在纤维拔出过程中的应力变化进行了分析。结果表明:所建立细观模型模拟得到的纤维最大拉拔力及荷载-滑移曲线与试验结果吻合较好,钢纤维的最大拉拔力及钢纤维-水泥砂浆基体的界面粘结强度均随着龄期的增加而增加;在7 d龄期内界面粘结强度的增长速度较快,7 d龄期后增长速度放缓;随着龄期的增加,不同龄期段的界面粘结强度的增长率逐渐减小并趋于稳定。采用拟合得到的粘结表面材料参数能够有效模拟各龄期下单根钢纤维从水泥砂浆中的拔出过程。     

玄武岩纤维对传统糯米灰浆性能的影响及机理分析

糯米灰浆的早期强度以及收缩、冻融等性能制约了其在古建筑修复中的应用。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术手段探讨了玄武岩纤维掺量及糯米浆浓度的改变对糯米灰浆力学性能的影响及其机理。结果表明:糯米浆的浓度调控了碳酸钙晶体的位置、大小、形貌,对糯米灰浆的早期强度及收缩、耐温、冻融等性能影响较大,糯米浆浓度为6.5%(质量分数)时各项力学性能最佳;玄武岩纤维的空腔结构及细小直径的特点对糯米灰浆的力学性能有较大帮助,28 d抗压、抗折强度分别提高436%、150%,7 d收缩率下降65%,冻融次数明显增加,5%(质量分数)掺量的玄武岩纤维-糯米灰浆综合性能最佳。在实际应用中,掺入一定量的玄武岩纤维来改善糯米灰浆性能是可行的。     

Effect of KH550 on the Preparation and Compatibility of Carbon Fibers Reinforced Silicone Rubber Composites

Silicone rubber has good heat resistance, but its mechanical properties are poor. To improve the mechanical properties of the silicone rubber, the carbon fiber / silicone rubber composites were prepared in this paper, in which the silicone rubber was used as the matrix, the high-performance carbon fiber (CF) treated with coupling agent is used as the reinforcement. The best composite formulation, the types and content of coupling agent are determined by testing mechanical properties of the composites. The morphology structures of the composites were observed by scanning electron microscope (SEM), the compatibility between carbon fiber and silicone rubber was studied by infrared spectrum analysis (IR), dynamic thermal mechanical analysis (DMA) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results show that the best composite formulation is silicone rubber of 100 phr, carbon fiber of 12 phr, coupling agent KH550 of 2.5 phr. The best first curing conditions are at 175 ^°C under 10 MPa for 30 min, the postcuring conditions are at 200 ^°C for 2h. The compatibility between carbon fiber treated with KH550 and silicon rubber is the best by SEM, IR, DMA and XPS analysis, and confirm that the coupling agent KH550 plays a compatilizer role in the preparation process of the carbon fiber/silicone rubber composites.     

Complex Impedance and Dielectric Dispersion in Carbon Fiber Reinforced Cement Matrices

The electrical response of carbon fiber reinforced cement mortar over the frequency range 1 Hz–10MHz has been presented. The low frequency conductivity is shown to be directly influenced by increasing fiber dosage, with conductivity percolation occurring at dosages in the range 0.35%–1.0% (by volume). When viewed across the entire frequency spectrum, the conductivity and dielectric constant frequency dispersions reveal two regions of relaxation. The definition of these regions becomes more pronounced as the fiber dosage is increased. It is proposed that the low frequency relaxation process (1 Hz–1 kHz) is related to the enhanced charge transfer characteristics at the electrode–material interface produced by the presence of the carbon fibers in the vicinity of the electrodes. The high frequency relaxation process (5 kHz–10 MHz) results from a Maxwell–Wagner effect produced by the presence of highly conducting inclusions (the carbon fibers) in the low conductivity mortar matrix.