納米碳黑環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料的力電效應(yīng)及其機(jī)理研究.pdf

1、重大工程結(jié)構(gòu)的使用期長(zhǎng)達(dá)幾十年、甚至上百年，環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長(zhǎng)期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)與突變效應(yīng)等災(zāi)害因素的耦合作用將不可避免地導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的損傷積累和抗力衰減，從而抵抗自然災(zāi)害、甚至正常環(huán)境作用的能力下降，極端情況下引發(fā)災(zāi)難性的突發(fā)事故。而健康監(jiān)測(cè)為保證重大工程結(jié)構(gòu)的安全服役提供了有效的手段，目前已經(jīng)成為土木工程等領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)研究方向。
　　在重大工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，傳感器是健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用的基礎(chǔ)。近年來(lái)，智能

2、材料的出現(xiàn)，推動(dòng)了智能與高性能傳感器的發(fā)展。在各種智能材料中，納米材料因其獨(dú)特的物理力學(xué)性能和多功能特性，而成為發(fā)展智能高性能傳感器的重要材料之一。
　　炭黑環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電復(fù)合材料是在環(huán)氧樹(shù)脂基體中均勻混摻一定摻量的炭黑顆粒所得到的一種同時(shí)具有穩(wěn)定的力電特性和優(yōu)良的力學(xué)性能的感知功能材料。由于其具有電阻率穩(wěn)定地隨外部荷載變化而變化的特性，因而可以通過(guò)監(jiān)測(cè)其電阻率的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，是發(fā)展土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)傳感器的良

3、好結(jié)構(gòu)功能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　1.研究不同摻量的噴霧炭黑（130nm左右）導(dǎo)電復(fù)合材料的制備工藝及其在一次加載及多次重復(fù)加載下的力電規(guī)律，確定噴霧炭黑的最佳摻量。
　　2.研究摻特導(dǎo)電炭黑（33nm左右）導(dǎo)電復(fù)合材料的制備工藝及其力電變化規(guī)律，研究獲得良好力電特性的方法和技術(shù)，并對(duì)其獨(dú)特的物理現(xiàn)象進(jìn)行研究。
　　3.在分析摻上述兩種尺度碳黑導(dǎo)電復(fù)合材料力電特性規(guī)律的基礎(chǔ)上