碳纖維納米碳黑復合材料的力學和電學性能研究

1、 汕頭大學結構工程專業(yè)碩士學位論文 - 1 - 汕頭大學結構工程專業(yè)碩士學位論文 - 3 - 第一章 第一章 緒論 緒論 1.1 引言 引言 混凝土結構是當今工程結構中應用最多的結構形式。在其服役其間，由于荷載作用、疲勞效應、人為事故及環(huán)境的腐蝕作用和材料老化等原因，結構會出現(xiàn)內部損傷和承載力減退等狀況。如果不對其及時進行檢測與監(jiān)測，會造成重大事故，導致人民生命財產的

2、損失。 隨著科學的發(fā)展，智能材料與結構的研究得到人們普遍的關注。所謂智能材料是指模仿生命系統(tǒng)，能感知環(huán)境變化，并能實時的改變自身的一種或多種性能參數(shù)，做出所期望的、能與變化后的環(huán)境所適應的復合材料 ] 1 [ 。采用智能材料建造的工程系統(tǒng)與結構，具有健康自監(jiān)測和損傷自診斷的功能。碳纖維是上個世紀 60 年代發(fā)展起來的一種高強度、高彈性模量、輕質、耐高溫而且耐腐蝕的導電性能良好的材料。碳纖維水泥基復合材料是在普通水泥基體中加入適量的短切碳

3、纖維而制成的一種新型復合材料。研究表明，碳纖維水泥基復合材料克服了水泥基材料抗拉強度和抗彎強度低，干縮性大等缺點，具有較高的抗拉強度， 良好的抗?jié)B性， 對溫度應力及收縮徐變所引起的混凝土裂縫有很好的抑制作用，且抗沖擊與抗疲勞性能得到很大的改善 ] 2 [ 。但是，由于碳纖維的分散比較困難，導致其水泥基復合材料的力學和電學性能不夠穩(wěn)定。關于碳纖維的分散問題，有關學者做了深入的研究 ] 3 [ ，然而并未從根本上解決問題，工程上大量應用仍然

4、比較困難；加上碳纖維價格較貴，也限制了其廣泛的應用。納米科技的發(fā)展，給人們的生活帶來了可喜的變化。新材料不斷的涌現(xiàn)，啟迪人們對智能材料和結構進行新的思考，人們將納米科技和傳統(tǒng)的混凝土工藝結合起來，利用納米材料的特性對機敏水泥基及混凝土進行改性使其具有機敏特性。汕頭大學的研究人員進行了多年的對比研究 ] 4 [ 。納米碳黑是一種廉價的納米材料，具有優(yōu)良的導電性，尺寸很小，比表面積大，界面性能優(yōu)異，不需要分散劑就能較均勻的分散于水泥基體中，