多尺度碳基水泥復(fù)合材料的導(dǎo)電、壓敏及電熱性能研究.pdf

1、水泥基材料添加導(dǎo)電相，可顯著改善其導(dǎo)電性能，并可使材料具備諸如：壓敏、電熱、電磁屏蔽等多功能。本文采用碳纖維、碳黑、碳納米管三種多尺度碳基材料作為導(dǎo)電相，制備混摻碳基導(dǎo)電水泥復(fù)合材料，圍繞著復(fù)合材料的導(dǎo)電性能、壓敏性能以及電熱性能方面展開系統(tǒng)研究。主要內(nèi)容如下：
　　研究了多尺度碳基水泥復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。通過單摻碳纖維、碳黑、碳納米管水泥復(fù)合材料的導(dǎo)電滲流曲線確定各自的滲濾區(qū)間，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行三者混摻配比優(yōu)化，制備了不同電阻率范

2、圍的混摻試件，并得到了具有優(yōu)異導(dǎo)電性能的混摻配方。進(jìn)而結(jié)合SEM微觀分析和EDX分析，探討了三種多尺度碳基材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成的機(jī)制。研究結(jié)果表明：三者混摻時(shí)水泥復(fù)合材料的電阻率均顯著小于它們各自單摻時(shí)的電阻率，導(dǎo)電性能改善明顯；三種碳基材料的多尺度效應(yīng)，使得水泥基體內(nèi)形成了豐富完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　研究了多尺度碳基水泥復(fù)合材料的壓敏性能。通過單調(diào)加載和循環(huán)加載，對七種不同混摻配比試件的壓敏性能進(jìn)行了試驗(yàn)，進(jìn)而選取一種壓敏性

3、能較好的試件，探討了兩個(gè)主要環(huán)境因素—溫度和濕度對其壓敏性能的影響，并進(jìn)一步研究了加載頻率對壓敏效應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明：F02T15B1和F03T15B2混摻配比試件的壓敏性能表現(xiàn)較好，F(xiàn)02T15B1電阻變化率達(dá)到9.5％，靈敏系數(shù)在42左右；隨著溫度的升高，電阻變化率先逐漸增大再減??；隨著濕度的增大，電阻變化率逐漸減??；電阻變化率隨加載頻率的增大而逐漸減小，且其傳感性能也在逐漸喪失，復(fù)合材料所能感知的最大加載頻率為0.5Hz。

4、r>　　研究了多尺度碳基水泥復(fù)合材料的電熱性能。采用熱電偶測試了各試件在室溫下電致熱過程的升溫曲線，進(jìn)而在低溫環(huán)境下，借助紅外攝像機(jī)，實(shí)際測試了試件的化冰性能。研究結(jié)果表明：各試件在室溫20V下通電30分鐘，均有較大幅度溫升，試件發(fā)熱性能良好，電壓增大為30V，試件發(fā)熱性能增強(qiáng)；低溫與室溫相比，相同電壓下，各試件溫升均大幅度降低；試件F03T15B3化冰顯著，低溫20V下，化冰效率為863J/g，電能有效利用率約為41.4%，電壓加大至