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水泥基涂层材料吸波性能的研究

韩斌 , 冀志江 , 张忠伦 , 王静

材料导报

研究了石墨粉、羰基铁粉、铁氧体粉与水泥等复合制成的涂层材料的吸波性能,分析了涂层材料吸波性能与石墨粉含量、粒度、涂层表面电阻率的关系.结果表明,石墨粉涂层材料与铁氧体粉、羰基铁粉涂层材料相比有好的吸波效果,石墨粉涂层材料在高频段(9~18GHz)和低频段(2~9GHz)各有1个吸收峰,石墨粉含量为12%(质量分数)、表面电阻率较小时有好的吸波效果,石墨粉粒度影响石墨粉的含量.

关键词: 水泥基复合材料 , 吸波材料 , 石墨粉 , 反射率

基于数值模拟的碳纳米管水泥基复合材料导电机理分析?

董素芬 , 张立卿 , 李祯 , 姜海峰 , 韩宝国

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.11.005

通过建立碳纳米管水泥基复合材料的代表性体积单元模型,基于有限元法进行了有效介质方程导电模型的拟合和感知性能的计算,得到碳纳米管水泥基复合材料在荷载作用下的应力与体积电阻率的关系,在此基础上了分析了碳纳米管水泥基复合材料的导电机理.研究结果表明,碳纳米管体积掺量为1.50%时,随碳纳米管直径减小及长径比增大,有限元数值解的有效介质方程拟合值变化不大,这是因为1.5%的掺量已超过渗流阈值且有限元分析只考虑接触导电;当碳纳米管的体积掺量在0.31%~1.33%范围内时,碳纳米管水泥基复合材料的感知性能满足Simmons隧道效应普适方程.

关键词: 水泥基复合材料 , 碳纳米管 , 导电机理 , 有限元分析 , 隧道效应

碳纳米管水泥基复合材料电学性能数值模拟?

牛建伟 , 王云洋 , 丁思齐 , 姜海峰 , 韩宝国

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.01.006

采用 ANSYS12.0和蒙特卡洛随机方法构建了碳纳米管水泥基复合材料的有限元模型,并基于有限元法分析了碳纳米管长径比、直径和掺量对复合材料有效电阻率的影响,并在此基础上通过有效介质方程对有效电阻率数值解和电阻率实验值进行了拟合.数值计算结果表明,碳纳米管水泥基复合材料有效电阻率的有限元解与解析解较为一致,证明采用有限元法进行电学分析具有可行性;碳纳米管水泥基复合材料有效电阻率随碳纳米管掺量和碳纳米管长径比增加而减小,随着碳纳米管直径的减小而减小;有效介质方程对碳纳米管水泥基复合材料有效电阻率实验值和有限元数值解拟合曲线变化趋势是一致的.

关键词: 水泥基复合材料 , 碳纳米管 , 有限元分析 , 电学性能

碳纳米管水泥基复合材料的力学性能和抗冻性能研究

张喜娥

硅酸盐通报

作为新型纳米材料,碳纳米管(MWCNTs)已经应用于水泥基材料中用以改善水泥基材料性能.本文采用十六烷基三甲基溴化铵作为分散剂将碳纳米管均匀分散于水泥材料中制备成碳纳米管水泥基复合材料,并细致研究了其力学性能和抗冻性能.结果表明碳纳米管的加入能够有效的增加水泥基材料的力学性能和抗冻性能.当碳纳米管的掺量为0.1%时,碳纳米管水泥基复合材料的力学性能达到最大,其抗折强度和抗压强度分别为17.5MPa和92.3 MPa.在300次冻融循环过程中,碳纳米管水泥基复合材料的质量损失率和动弹模量变化率偏低,表明碳纳米管水泥基复合材料的抗冻性得到了增强.SEM微观分析表明,碳纳米管在水泥基材料中起到了桥联和拔出效应,能够有效的延缓和阻止水泥基材料受到外界的破坏.

关键词: 碳纳米管 , 水泥基复合材料 , 力学性能 , 抗冻性

聚丙烯纤维化学接枝改性增强水泥基复合材料的界面结合

李启金 , 李国忠

复合材料学报

以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,采用二步化学接枝法对聚丙烯纤维进行接枝丙烯酸改性,利用正交分析法研究了引发温度、BPO浓度、接枝温度、接枝时间及丙烯酸(AA)浓度对纤维接枝率的影响,并评价了改性前后纤维与水泥基体的界面结合性能.结果表明:上述因素对纤维接枝率的影响大小为引发温度> BPO浓度>接枝时间>接枝温度>AA浓度,最佳反应条件为引发温度90℃,BPO 4.50×10-2 mol/L,接枝时间60 min,接枝温度75℃,AA 1.4 mol/L,此时纤维接枝率达13.12%;经化学接枝改性后,聚丙烯纤维表面亲水性和粗糙度增大,与水泥基体的界面结合得到增强,纤维掺量为0.05%(体积分数)时,聚丙烯纤维增强水泥砂浆的抗开裂性能比增大了26.6%,抗塑性收缩开裂性能显著增强.

关键词: 聚丙烯纤维 , 化学接枝改性 , 水泥基复合材料 , 界面结合 , 抗塑性收缩开裂

碳纤维水泥基复合材料Seebeck效应研究现状?

魏剑 , 赵莉莉 , 张倩 , 聂证博

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.01.011

具有显著Seebeck效应的碳纤维水泥基复合材料(Carbon fiber reinforced cement-based composites,简写为CFRC)近年来受到广泛关注。综述了CFRC的导电机理、Seebeck效应强化途径及其工程应用前景。CFRC的载流子类型主要包括离子、电子和空穴,并以空穴为主。碳纤维/碳纳米管掺杂,CFRC的 Seebeck系数可提高至约30μV/℃;钢纤维掺杂水泥基材料表现为 n型半导体,其 Seebeck可达68μV/℃;金属氧化物Bi2 O3掺杂可将CFRC的 Seebeck系数稳步提高到100.28μV/℃,而ZnO 和 Fe2 O3掺杂可使CFRC的Seebeck系数分别增大到3300μV/℃和2500μV/℃。这些研究有效地促进了CFRC在城市室外热量的转换收集、工业余热能量收集和长寿命结构健康监测传感器等领域的研究与发展。

关键词: 碳纤维 , 水泥基复合材料 , Seebeck效应 , 热电性能

定向钢纤维水泥基复合材料断裂理论分析及试验

卿龙邦 , 聂雅彤 , 慕儒 , 程兰婷 , 王晓伟

材料科学与工程学报 doi:10.14136/j.cnki.issn 1673-2812.2017.02.015

基于非线性铰模型研究了定向钢纤维水泥基复合材料的裂缝断裂全过程理论分析方法,结合不同尺寸试件的三点弯曲梁断裂试验对本文方法进行了验证.进而利用该方法预测了大尺寸三点弯曲梁试件的裂缝断裂全过程,并研究了试件尺寸对名义强度的影响.通过理论分析与试验结果对比,表明本文方法可较好地预测定向钢纤维水泥基复合材料的裂缝断裂全过程;此外,定向钢纤维水泥基复合材料的名义强度存在一定的尺寸效应,但尺寸效应表现不明显.

关键词: 定向钢纤维 , 水泥基复合材料 , 铰模型 , 名义强度 , 尺寸效应

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