混凝土与水泥制品
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  • 文章内容

复掺碳纳米管/碳纤维水泥基材料电化学阻抗谱研究

作者:刘 静,刘小艳,赵亚州,田 甜,艾 婷    单位:河海大学力学与材料学院,南京210098

关键词:碳纳米管;碳纤维;电化学阻抗谱;等效电路图

摘  要:研究了龄期和碳纳米管掺量对复掺碳纳米管/碳纤维水泥基材料电化学阻抗谱的影响,结合碳纳米管/碳纤维复掺水泥基材料等效电路图,分析了碳纳米管/碳纤维复掺水泥基材料导电性能的影响因素。结果表明,随着碳纳米管掺量的增加,碳纳米管改性水泥基材料阻抗值降低;随着龄期的增长,碳纳米管改性水泥基材料阻抗值逐渐增加;随着碳纳米管掺量增加,碳纤维/碳纳米管复掺水泥基材料孔溶液的电阻Rs几乎不变。

 0   前言

  自碳纳米管(Carbon nanotubes,简称CNTs)问世以来,由于其高弹性模量、优异的导电导热和场发射等性能得到科研人员的广泛关注,有学者研究了碳纳米管改性水泥基复合材料的力学性能、热传导性能及其导电模型[1-3]。文献[4]的研究发现,在水泥基材料中掺入碳纳米管可以改善复合材料的热传导性能,单壁碳纳米管(SWNTs)比多壁碳纳米管(MWNTs)改善效果更佳。CNTs的弹性模量理论上高达5TPa[5],而在试验室中实际测得的弹性模量平均为1.8TPa[6],是自然界中已知弹性模量最高的材料。文献[7]的研究表明,单根状态的SWNTs和MWNTs在室温下的导热率分别为6000W/(m·K)和3000W/(m·K),而成束的SWNTs在室温下的热导率也大于200W/(m·K)。Nasibulin[8]和Cwirzen[9]等研究了CNTs对水泥基复合材料电导率影响,发现与未掺加CNTs的水泥净浆试件相比,纳米复合材料的电导率增长了40倍。Azhari[10]研究了CNTs单掺以及CNTs和碳纤维(CF)复掺时对纳米复合材料电导率的影响,结果发现,单掺1%的SWNTs和单掺1%或3%的MWNTs时仅仅稍微降低了水泥净浆的电阻率,而当3%MWNTs和15%CF复掺时,水泥净浆的电阻率明显降低。
  尽管已经有较多的碳纳米管改性水泥材料的相关报道,但对复掺碳纳米管/碳纤维水泥材料导电性能的研究报道较少。鉴于此,本文研究了不同掺量碳纳米管/碳纤维对水泥基复合材料电化学阻抗谱的影响,并结合碳纳米管/碳纤维复掺水泥基材料等效电路图,分析了碳纳米管/碳纤维复掺水泥基材料导电性能影响因素。
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