周文松
,
李惠
,
欧进萍
功能材料
碳纤维及其复合材料已广泛应用于土木工程领域,本文针对手工浸渍的环氧树脂基碳纤维布复合材料在反复荷载作用下的力电性能进行了系统的试验研究和分析.研究表明,在反复荷载作用下该类型复合材料的电阻变化率与应变关系曲线表现出与单调荷载作用下不同的新的特征.本文通过对试验结果的分析,进一步验证和深化了对碳纤维复合材料导电机理的认识,为进一步研究土木工程中环氧树脂基碳纤维复合材料的力电性能以及发展可实际应用的地震损伤自监测智能结构奠定了基础.
关键词:
碳纤维复合材料
,
反复荷载
,
力电性能
,
试验研究
季小勇
,
李惠
,
欧进萍
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.04.003
通过实验研究了喷雾炭黑、N762炭黑、特导电炭黑和N326炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性、伏安特性及电场作用前后电阻变化,以及炭黑掺量对其上述性能的影响.试验结果表明,炭黑直径和掺量对炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性、伏安特性和电阻特性具有较大的影响.掺加质量分数为35%～52.5%,直径123 nm喷雾炭黑的环氧树脂基复合材料具有很好的力电性能,电压和电流关系符合伏安特性,施加电场前后电阻没有明显变化;掺33 nm特导电炭黑和30 nm N326炭黑的环氧树脂基复合材料的力电变化没有明显的规律,电压和电流关系不符合伏安特性,施加电场后其电阻大幅度降低;掺84 nm N762炭黑和26.25%质量分数的喷雾炭黑的环氧树脂基复合材料力电变化具有规律性,但不稳定,电压电流关系不符合伏安特性,施加电场后其电阻降低,但下降的幅度不大.在实验研究的基础上,建立了炭黑环氧树脂基复合材料电路模型,揭示了电击穿是施加电场前后炭黑环氧树脂复合材料电阻发生明显变化的机理,最后,通过分析炭黑间环氧树脂间隙层的变形,解释了炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性变化规律.
关键词:
炭黑
,
环氧树脂
,
力电性能
,
复合材料
季小勇
,
李惠
,
欧进萍
复合材料学报
通过实验研究了搅拌时间和炭黑表面改性对炭黑/环氧树脂导电复合材料电阻率和力电性能的影响.实验结果表明,随着搅拌时间的延长,炭黑在环氧树脂中的分散性提高,炭黑在环氧树脂中形成的一些导电链被破坏,从而导致复合材料的电阻率提高,电阻率变异系数减小及同批试件的电阻随应变的变化率趋于一致.但进一步延长搅拌时间并不能提高分散性,炭黑仍是以较大聚附体的形式存在.炭黑经偶联剂表面改性后,在环氧树脂中的分散性得到进一步的提高.改性后炭黑以小的聚附体甚至单颗粒的形式分散于环氧中,从而减小了复合材料中分布于炭黑颗粒间环氧树脂间隙的宽度,使复合材料的电阻率和电阻随应变的变化率减小.
关键词:
炭黑
,
硅烷偶联剂
,
电阻率
,
力电性能
,
复合材料
