碳纖維-硅橡膠復(fù)合材料的拉敏特性及應(yīng)用研究.pdf

1、硅橡膠導(dǎo)電復(fù)合材料作為一種新的傳感材料，將其應(yīng)用于交通領(lǐng)域，監(jiān)測并判斷道路、橋梁內(nèi)部的微小形變，避免先破壞后保養(yǎng)，可大大節(jié)約養(yǎng)護成本。本文以碳纖維/硅橡膠復(fù)合材料為研究對象，試驗結(jié)合理論對其電學(xué)性能、力學(xué)性能及拉敏特性等進行分析，并對其在監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)變形中的應(yīng)用進行研究，為開發(fā)新的傳感材料提供試驗基礎(chǔ)與理論支持。
　　以短碳纖維為導(dǎo)電填料，雙組份室溫硫化液體硅橡膠為基體，采用溶劑稀釋輔以超聲分散的制備工藝，試驗證明纖維經(jīng)表面預(yù)處

2、理過程后可獲得分散均勻、表面光滑平整的硅橡膠復(fù)合材料。
　　通過對電學(xué)、力學(xué)及拉敏特性的分析表明：常溫下，復(fù)合材料存在顯著的滲流導(dǎo)電現(xiàn)象，滲流閾值僅為0.8vol％，外加電壓低于10V時，復(fù)合材料的伏安曲線呈良好的線性，服從歐姆定律；另外，隨著溫度的提高，復(fù)合材料的電導(dǎo)率先是下降比較平緩，后急劇下降，臨界溫度附近電導(dǎo)率下降幅度可達3~5個數(shù)量級。碳纖維的摻入改善導(dǎo)電性能的同時，還提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。摻量為1.26vol%時，

3、彈性模量也只有3.3MPa，較低的彈性模量保證了復(fù)合材料顯著的拉敏特性。滲流閾值附近，復(fù)合材料表現(xiàn)出最好的拉敏特性，應(yīng)變靈敏系數(shù)高達25.88，隨著拉伸循環(huán)次數(shù)的提高，拉敏特性比較穩(wěn)定。
　　通過對復(fù)合材料導(dǎo)電性能和拉敏性能理論分析表明：滲流閾值附近，復(fù)合材料電導(dǎo)率服從σ=5.6×104(1.008Φ-0.008)2.2136的規(guī)律，為建立拉敏模型提供理論依據(jù)，拉伸狀態(tài)下，滲流閾值的改變是其產(chǎn)生拉敏特性的原因；而結(jié)合導(dǎo)電機理和試驗