导电氯丁/天然橡胶复合材料力电响应特性

为了提升导电橡胶复合材料在结构健康监测中的应用潜力，通过开炼共混制备多壁碳纳米管(MWCNT)改性氯丁橡胶(CR)-天然橡胶(NR)共混复合材料，探讨CR/NR共混比(质量比)和MWCNT质量分数对复合材料导电性能、力学性能以及电阻-应变响应性能的影响机制。结果表明：当CR/NR共混比为5/5时，MWCNT质量分数的导电渗流阈值最低(仅为0.9%)。随着碳纳米管质量分数增加，材料的强度和刚度有所提升。复合材料在静态和循环载荷下表现出大应变范围(ε>350%)和良好动态电阻-应变响应重复性。最终通过理论模拟与实验结果的对比，建立基于隧道效应理论的电阻-应变定量关系模型。     

周期性载荷下胶凝原油响应特性实验分析

对胶凝原油开展周期性载荷作用实验,研究其应变响应特性,分析应变-应力曲线变化规律及其流变学特征,实验结果表明:应力幅值较小时,应变响应幅值基本不变,随应力幅值的增加,应变响应变幅值随作用时间延长而增大,且其响应周期变长;应力幅值增加时,应变-应力曲线逐渐向椭圆形发展;随温度的升高,向应变轴发生偏转;且随作用周期的增大,应变幅值不断增加。     

氧化石墨烯浓度对天然橡胶/还原氧化石墨烯织物复合材料导电性和应变传感性能的影响（英文）

制备了天然橡胶(NR)/还原氧化石墨烯织物(r GWF)复合材料,考察了氧化石墨(GO)浓度对NR/r GWF复合材料导电性能和应变传感性能的影响。结果表明,GO可有效提高复合材料的导电性能,随着GO浓度的增大,复合材料的电阻不断减小。当GO分散液的质量浓度为3 g/L时,复合材料具有较好的应变传感性能和灵敏度。     

橡胶复合材料在循环载荷下的疲劳损伤特性

利用自行建立的疲劳试验系统，以单向聚酯帘线增强橡胶复合材料为对象，研究了循环载荷作用下影响橡胶复合材料疲劳性能的因素。结果表明，应力幅值和加载频率对橡胶复合材料疲劳性能影响较大，而平均应力影响较小。聚酯／橡胶复合材料的疲劳强化现象主要与组分材料本身的特性有关。     

多壁碳纳米管对天然橡胶/丁腈橡胶阻尼材料性能的影响

研究了多壁碳纳米管(MWCNT)的用量对天然橡胶(NR)/丁腈橡胶(NBR)共混胶的硫化特性、力学性能及阻尼性能的影响。结果表明,随着MWCNT用量的增加,NR/NBR共混胶的最小转矩、最大转矩、最大转矩与最小转矩之差均增大,焦烧时间和正硫化时间缩短;扯断伸长率逐渐减小,撕裂强度、定伸应力和邵尔A硬度逐渐增大,回弹性下降,拉伸强度先增大后减小,当MWCNT用量为4.0份时拉伸强度达到最大值。拉伸/压缩-恢复过程中的滞后能量密度和阻尼系数增大。     

两种橡胶/有机累托石纳米复合材料的结构与性能

比较了用熔体法制备的有机累托石(OR)/丁苯橡胶(SBR)以及有机累托石(OR)/天然橡胶(NR)2种纳米复合材料的结构与性能.TEM和XRD对材料的分析显示,由于橡胶基体的性质差异,OR/SBR为典型的插层型结构,而OR/NR为插层型和部分剥离型混合结构.应力应变行为的研究表明,随着OR用量的增加,OR/SBR的拉伸强度和拉断伸长率均增大,这主要是分子链滑移和填料的取向造成的.对于拉伸结晶型橡胶NR,由于部分剥离型填料的增强作用,NR的定伸应力随填料用量的增加而逐渐提高.由于对结晶的阻碍作用,当OR用量为20份时,OR/NR的拉伸强度有所降低.纳米累托石的加入可以显著提高SBR和NR的硬度和撕裂强度.热失重分析表明,OR/橡胶纳米复合材料与相应的纯橡胶相比,热稳定性提高,在NR体系中更为显著.     

应力松弛对PET/炭黑/碳纤维复合材料影响规律分析

将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)作为基体材料与炭黑和短切碳纤维熔融混合制备了PET/炭黑/碳纤维复合材料,研究了复合材料的导电性能、拉伸荷载下的应力–应变、应力松弛以及应力松弛对复合材料的应变–电阻响应规律。结果表明,PET/炭黑/碳纤维复合材料的电阻率为1.6Ω·cm,具有良好的导电性能;在拉伸应变3.5×10–3范围内,PET/炭黑/碳纤维复合材料的应力–应变呈线性,弹性模量为380.6 MPa;拉伸荷载为50 N时保持材料变形恒定,5 min后材料的应力松弛为11.2%;PET/炭黑/碳纤维复合材料在2.5×10–3拉伸应变作用下,拉应变与瞬时电阻具有较好的相关性,随着应变增加,电阻增加,且重复性较好;保持拉应变恒定,0.5 h后材料的电阻小于瞬时电阻,应力松弛使复合材料内部的导电颗粒重新分布,导致了材料整体电阻的变化。     

热塑性聚氨酯/碳纳米管湿纺导电纳米复合纤维的应变响应行为研究

采用湿法纺丝工艺制备出了碳纳米管(CNTs,质量分数为10%)/热塑性聚氨酯(TPU)导电纳米复合纤维。该纤维具备良好的电导率(0.64 S/m),高的强度(9.81 MPa)和高的断裂伸长率(487%)。纤维的电阻-应变响应范围为0~325%,其相对电阻(Δ_(R/R0))在该范围内分3个阶段呈指数增长。纤维的电阻-应变循环响应结果出现了肩峰和初始下降的现象,其灵敏度随应变的增大而增大,并且具备优异的耐久性。因此,TPU/CNTs导电纳米复合纤维在柔性应变传感器的应用方面具有很大的潜力。     

基于应力对磁性纤维嵌入复合材料的健康监测研究

分析了磁性纤维在环氧树脂液滴中应力传递性能和响应特性,证明了磁性纤维能有效传递应力且具有快速响应的能力,进一步分析了磁性纤维嵌入树脂后,在不同拉伸应力和电流频率下,阻抗随外界应力的变化规律。研究表明：磁性纤维的阻抗均随拉伸应力的增加呈先增后减趋势,随激励频率增加而增大;此外,去除玻璃层后,磁性纤维对外界应力的响应范围更广,表现出更为灵敏的特性。因此,磁性纤维可作为传感材料嵌入复合材料,实时监测复合材料应力变化并预测损伤的发生。     

CB/PA 6/HDPE导电高分子复合材料的拉伸敏感特性

研究了含导电超细纤维网络的炭黑(CB)/尼龙6(PA 6)/高密度聚乙烯(HDPE)导电高分子复合材料的拉伸敏感行为。结果表明:复合材料的电阻随拉伸变形的增大呈指数形式增加。在循环拉伸试验中,复合材料电性能在低应变(3%)时稳定性、可重复性好;在高应变(6%)时响应度高,但可重复性差。此外,多次拉伸循环可明显提高应变-电阻响应的稳定性。这与该过程中导电网络的结构演变密切相关。     

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。     

全珊瑚混凝土的疲劳特性

全珊瑚混凝土由珊瑚粗骨料、珊瑚砂细骨料、水泥、减水剂和海水拌合而成。为研究加载上限应力水平和频率对全珊瑚混凝土疲劳寿命和疲劳变形的影响,利用MTS电液伺服疲劳试验机对100 mm×100 mm×100 mm立方体试块进行单轴抗压疲劳试验,得到了上限应力-疲劳寿命S-N曲线方程、循环应力-应变曲线及残余应变-循环次数曲线。结果表明:珊瑚混凝土的疲劳极限为0.652,疲劳寿命要高于普通混凝土和轻集料混凝土,且受加载频率影响较普通混凝土更为显著。疲劳极限残余应变随着上限应力和频率的提高而略有增加,稳态变形速率随上限应力的提高或频率的降低逐渐增大。疲劳三阶段变形中,稳态阶段对数应变率与对数疲劳寿命呈现较好的线性相关性。珊瑚混凝土的疲劳破坏模式主要为劈裂破坏,破裂面往往贯穿珊瑚骨料。     

MWCNT/PUF复合材料的电磁屏蔽效能

将多壁碳纳米管(MWCNT)加入硬质聚氨酯泡沫塑料(PUF)中,研究了MWCNT/PUF复合材料的密度、电导率、压缩强度和电磁屏蔽效能(EMI SE)。结果表明,MWCNT/PUF复合材料的密度和压缩强度随MWCNT含量的增加先增大后减小;电导率和电磁屏蔽效能随MWCNT含量的增加而增大,低MWCNT含量时增长速率快。     

压缩和回复下PA6/MWCNTs/SSFs复合材料导电性研究

通过熔融共混、注射成型将多壁碳纳米管(MWCNTs)和不锈钢纤维(SSFs)与尼龙(PA)6复合制成PA6/MWCNTs/SSFs导电复合材料,在万能试验机上对其进行单轴压缩蠕变和阶梯回复实验,对材料的电阻率、应力、应变进行同步测量,研究不同应力及SSFs含量下复合材料的电阻率变化。结果表明,该复合材料在阶梯应力加载瞬间发生普弹形变,维持恒定应力后,发生高弹形变和粘流形变,阶梯应力卸载后,应变会有所回复。压缩蠕变状态下,当应力为10,20 MPa时,加载瞬间复合材料电阻率会发生突变下降;当应力维持在10 MPa时,电阻率随应变的增加呈下降趋势,即发生电阻蠕变现象,SSFs质量分数为10%的复合材料电阻蠕变现象最为明显;随着应力水平增大,电阻蠕变现象消失,电阻率趋于稳定,但当SSFs质量分数为8%时,电阻率存在较大波动;阶梯回复状态下,复合材料电阻率基本稳定,但当应力卸载到10 MPa时,电阻率存在波动,随着SSFs含量增加,波动趋于平缓。根据Burgers蠕变模型以及聚合物荷载响应特点,认为这主要是由于聚合物分子链的运动对导电通路的影响引起的。     

Effect of different templates on conductivity and strain sensing properties of natural rubber/reduced graphene and acidified multi-walled carbon nanotubes woven fabric composites

不同模板对天然橡胶/还原石墨烯和酸化多壁碳纳米管机织物复合材料导电性能和应变传感性能的影响 章婉琪,林炎坤,王 晶,姜 宽,贾红兵 （南京理工大学 教育部软化学和功能材料重点实验室,南京 210094） 制备了天然橡胶（NR）/还原石墨烯和酸化多壁碳纳米管机织物（GMWF）-M（密集）和NR/GMWF-S（稀疏）复合材料,研究了两种疏密程度不同的棉织品模板对GMWF复合材料导电性能和应变传感性能的影响。结果表明,NR/GMWF-M复合材料的导电性能明显优于NR/GMWF-S,但NR/GMWF-S的传感性能更佳。     

HTPB推进剂疲劳特性试验研究

针对HTPB推进剂开展了不同加载应力和加载频率下的疲劳试验,并结合红外热成像系统实时监测疲劳试验中材料的表面温升,分析疲劳损伤对HTPB推进剂力学性能的影响。结果表明,随着循环次数的增加,HTPB推进剂应力—应变曲线滞回圈逐渐右移,表明峰值点和谷点的应变都在不断增加,疲劳峰值应变呈现三阶段的发展规律:初始变形阶段、稳定发展阶段和加速阶段;非弹性效应会造成不可逆的热力学现象,产生的能量绝大部分以黏性耗散的形式释放,是造成推进剂温度变化的主要原因;HTPB推进剂的初始弹性模量、屈服应力和最大抗拉强度随循环加载次数越多衰减越大,微观层面上主要是由于疲劳过程中颗粒与基体粘结界面出现"脱湿"现象,逐渐形成微孔洞和微裂纹,最终发展汇聚成宏观裂纹而失效。     

不同加载方式下两种复合材料蠕变性能的分析

室温条件下分析木粉/HDPE、稻壳/HDPE两种复合材料弯曲和蠕变性能.研究结果表明:两种复合材料的弯曲强度均随着加载应力水平的增大而降低,蠕变应变随着加载应力水平的增大而增加;Burger模型可以用来模拟两种复合材料25%和50%应力水平下的蠕变曲线.     

不同模板对天然橡胶/还原石墨烯和酸化多壁碳 纳米管机织物复合材料导电性能和应变传感性能的 影响

制备了天然橡胶(NR)/还原石墨烯和酸化多壁碳纳米管机织物(GMWF)-M(密集)和NR/GMWF-S(稀疏)复合材料,研究了两种疏密程度不同的棉织品模板对GMWF 复合材料导电性能和应变传感性能的影响.结果表明,NR/GMWF -M 复合材料的导电性能明显优于NR/GMWF-S,但NR/GMWF-S 的传感性能更佳.     

改性铝塑膜回收料/MWCNT复合材料的制备及性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)改性的铝塑膜回收料为基础原料,通过熔融共混的方式制备了铝塑膜改性料/多壁碳纳米管(MWCNT)复合材料。首先以乙醇和水的混合溶液作为溶剂,用硅烷偶联剂KH560对MWCNT进行表面处理,通过红外光谱、扫描电镜对改性MWCNT的结构进行表征,红外数据表明MWCNT表面成功引入了硅烷偶联剂分子。考察了MWCNT含量对复合材料力学性能、流变性能及电磁屏蔽性能的影响。结果显示:复合材料的弯曲强度、拉伸强度及缺口冲击强度均随MWCNT含量的增加呈现先增大后减小的趋势。加工流动性随MWCNT含量的增加呈逐渐降低的趋势。体积电阻率随MWCNT含量增加逐渐降低,电磁屏蔽效能逐渐升高。当MWCNT的含量为8%时,复合材料的体积电阻率为5.3×10~5Ω·cm,主体电磁屏蔽效能达到了20～30 dB。     

三维针刺碳纤维增强SiC复合材料在加载-卸载下的拉伸行为

对T300碳纤维增强三维针刺碳纤维增强SiC(C/SiC)复合材料(纤维体积含量为30%)的单调和加载-卸载拉伸载荷下的拉伸行为进行了研究.结果表明:T300碳纤维增强三维针刺C/SiC复合材料的拉伸强度和断裂应变分别为129.6MPa和0.61%.单调和加载-卸载拉伸应力-应变曲线均为非线性变化,主要是复合材料中裂纹的扩展,界面相脱黏和滑移,以及纤维的逐步断裂和拔出所致,使得复合材料在拉伸载荷下呈非脆性破坏.卸载应力水平对卸载后的残余应变和再加载模量有较大影响.卸载应力小于80 MPa时,随着卸载应力的增加,残余应变线性增加,模量线性降低:卸载应力高于80MPa时,二者随着卸载应力的增加而呈二次函数快速变化.