2013NO.2
专题研究
粉煤灰综合利用
FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION
小应力下碳纳米管/碳纤维水泥基材料压敏特性研究 Research on Pressuresensitive Properties of Carbon Nanotube- carbon Fiber/Cement Composites under Low Stress
左俊卿
（同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海201804）
摘要：测试了碳纳米管/碳纤维水泥基材料的抗压强度，研究了其在小应力范围内循环载荷下电阻率的变化特性。结果表明，当碳纳米管掺量控制在0.2%到1.0%之间，碳纳米管其有利于增强水泥基材料抗压强度、线性度和可逆性，从而提高水泥基材料压敏性能，碳纳米管/碳纤维水泥基材料作为压力传感器用于车辆检测、动态称重计量和车速检测等工程实际有非常好的前景。
关键词调：碳编米管；碳纤维；水泥基材料；压敏特性
中图分类号：U495
文献标识码：A
文章编号：1005-8249(2013)02-0012-04
Zuo Jun—qing
(Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials Tongji University , Ministry of Education, Shanghai 201804 , Chins )
Abstract: In this work, compressive strength and pressure sensitive properties of earbon nanotubecarbon fiber/cement compos-ites under low stress were tested, Results showed a CNTS 0, 2% ~ 1, 0% content st about is bereficial to mechanical property and pres sure sensitivity of the cement , Test results indicated that the carbon nanotube carbon fiber/cement composites showed the potential stress sensors for vehicle detection, weighinmotion measurerment and vehicle speed detection in trsffic monitoring
Key words;carbon nanotubes: carbon fibers cement composites; pressuresensitive properties
20世纪90年代以来，人们对具备自感知和记忆、自诊断、自适应、自修复特性的多功能智能水泥基材料产生强烈兴趣。智能水泥基材料是指在原有水泥基材料组分基础上复合石墨、碳纤维、碳纳米管、钢渣、钢纤维等智能型组分，使水泥基复合材料表现出温敏性、压敏性和磁敏性等特殊性能(1}，
水泥基材料压敏性是指其电阻率会随应力状态的变化而变化。美国纽约州立大学Chung等研究了碳纤维混凝土在拉、压作用下体积电阻率的变化规律，说明体积电阻率的变化与材料内部裂纹的闭合与扩展、碳纤维水泥界面削弱有关，从而利用碳纤维混凝土非破坏的自诊断、运动车辆的自重检测等。碳纳米管是日本电镜学家Iijima于1991年发现的一种碳纳米晶体纤维材料。碳纳米管作为一维纳米材料，由于其特殊的石墨片卷成的无缝空心管层状结构，具有许多
·基金项目：国家自然科学基金资助项目（50978200）
左俊期，（1984～），男，同济大学博±研突生，E一mail 2010phoebezuo@ tongji, edu, cn
收稿日期：2012-09-11
·12· 万方数据
异常的、十分优异的力学、电磁学、化学和热电性能+-6)。本文以导电掺合料的形态和导电性能为基础，结合水泥基材料的压敏机理，以碳纳米管和碳纤维作为复合材料的导电增强相，制备碳纳米管/碳纤维水泥基复合材料，并研究碳纳米管对水泥基材料压敏效应的影响，为水泥基压敏材料作为压力传感器用于交
通监测工程实际奠定了实验基础。 1试验原材料及试件制备
试验选用的碳纳米管和碳纳米管分散剂购自中科院成都有机化学有限公司；碳纳米管性能指标见表1；碳纳米管的分散剂为十二烷基苯磺酸钠（NaDDBS)；试验选用的PAN基高强碳纤维购自上海碳素有限公司，其性能指标见表2；碳纤维分散剂为甲基纤维素；消泡剂为磷酸三丁酯；水泥为南京海螺水泥厂生产的 32.5型复合硅酸盐水泥；硅灰由Elken公司提供；试验用水为去离子水。试样配比为：m（水泥）im（硅灰）m（水）=1t0.1t0.46；分别制备4组不同碳纳米管掺量（占水泥质量百分比)的水泥基复合材料试