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三维石墨烯助力水泥材料性能的多维提升

    

碳基纳米材料的水泥复合材料具备一定的温敏特性,这一特性能够用于监测建筑物室内外以及路面环境的温度变化情况。例如,姚武等人对一种碳纤维水泥基复合材料展开了研究,他们通过四极法来测试电阻值。实验结果显示,碳纤维水泥基材料(CHRC)有着良好的温敏性。在 - 10 摄氏度至 60 摄氏度这个温度区间里,CHRC 材料呈现出负温阻效应,而且温阻灵敏度会随着碳纤维添加量的增多而降低。
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水泥基复合材料的压敏性在多个领域都能发挥作用,像建筑物结构损伤程度的诊断、自身应力状况的把握以及交通监测等方面。就像 Pang S D 等人对一种包含石墨烯纳米片(GNP)的水泥复合材料进行了研究,这种材料能够感知自身的应变和损伤,并且对其在循环以及单调增加的压缩应变和拉伸应变下的压阻应变感应性能进行了探索。研究表明,随着 GNP 砂浆试样的应变增大,电阻值会相应地减少,这种材料具备 0.4% 应变的压敏感知特性,而且灵敏度系数会随着 GNP 含量的增加而呈线性增大。基于水泥基复合材料的压敏感知特性,可以对其内部结构的健康状况进行实时监测与损伤评估,这有利于提高防灾减灾的能力,或者将其作为新型智能交通监控系统的传感元件,用于实时检测交通流量感应压力等。
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三维石墨烯碳基导电相的加入,除了可以使水泥基材料的强度、韧性等力学性能得到提升外,还能赋予其温敏、压敏等功能,能够应用于构筑物的结构健康监测、温度、应力状况以及损伤程度的诊断等方面。

2024-09-12 13:55:24