复合材料学报

作者：张立卿, 占小静, 韩宝国, 许开成, 王云洋,

关键词：体积排阻效应, 静电自组装, 碳纳米管, 水泥基复合材料, 电学性能, 自感知性能,

基于体积排阻效应，采用导电性能优异的碳纳米管(CNT)和微尺度二氧化钛(TiO₂)通过静电自组装技术制得CNT/TiO₂复合填料并将其与水泥基材料复合，有望发展具有优异自感知性能的水泥基复合材料。为此，对静电自组装CNT/TiO₂水泥基复合材料的电学性能及加载幅值、加载速率和含水率等不同环境条件下的自感知性能进行了研究，并分析了静电自组装CNT/TiO₂复合填料对水泥基复合材料电学性能和自感知性能的改善机制，最后对比了不同环境因素对自感知性能的影响规律。研究结果表明，当CNT的体积掺量为2.40vol%时，静电自组装CNT/TiO₂水泥基复合材料的电阻率降低了99.8%。在循环压缩荷载作用下，静电自组装CNT/TiO₂水泥基复合材料的最大电阻率变化率达到49.23%，应力灵敏度和应变灵敏度分别达到8.21%/MPa和812。当加载幅值、加载速率及含水率不同时，静电自组装CNT/TiO₂水泥基复合材料均表现出优异的感知性能，其中灵敏度随着加载幅值和加载速率的增加分别降低和提高，但最大电阻率变化率、应力灵敏度和应变灵敏度均随着含水率降低而提高。50℃全烘干状态时，静电自组装CNT/TiO₂水泥基复合材料的最大电阻率变化率、应力和应变灵敏度分别达到74.36%、12.39%/MPa和1350。不同环境因素对静电自组装CNT/TiO₂水泥基复合材料自感知性能的影响大小顺序为：含水率、加载幅值和加载速率。

来源：2023年第9期

《复合材料学报》期刊编辑部

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