納米碳黑環(huán)氧樹脂基復合材料的力電效應及其機理研究.pdf

1、重大工程結(jié)構(gòu)的使用期長達幾十年、甚至上百年，環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長期效應、疲勞效應與突變效應等災害因素的耦合作用將不可避免地導致結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的損傷積累和抗力衰減，從而抵抗自然災害、甚至正常環(huán)境作用的能力下降，極端情況下引發(fā)災難性的突發(fā)事故。而健康監(jiān)測為保證重大工程結(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)域的前沿和熱點研究方向。
　　在重大工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中，傳感器是健康監(jiān)測系統(tǒng)研究與應用的基礎(chǔ)。近年來，智能

2、材料的出現(xiàn)，推動了智能與高性能傳感器的發(fā)展。在各種智能材料中，納米材料因其獨特的物理力學性能和多功能特性，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)氧樹脂導電復合材料是在環(huán)氧樹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具有穩(wěn)定的力電特性和優(yōu)良的力學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，因而可以通過監(jiān)測其電阻率的變化來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)內(nèi)部應力場的監(jiān)測，是發(fā)展土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測傳感器的良

3、好結(jié)構(gòu)功能材料，具有廣闊的應用前景。
　　本文的主要研究內(nèi)容包括：
　　1.研究不同摻量的噴霧炭黑（130nm左右）導電復合材料的制備工藝及其在一次加載及多次重復加載下的力電規(guī)律，確定噴霧炭黑的最佳摻量。
　　2.研究摻特導電炭黑（33nm左右）導電復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)，并對其獨特的物理現(xiàn)象進行研究。
　　3.在分析摻上述兩種尺度碳黑導電復合材料力電特性規(guī)律的基礎(chǔ)上