变形工艺对MnS/Cu复合材料力电性能及摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金结合热挤压、拉拔、旋锻等变形工艺制备了MnS/Cu自润滑复合材料丝材,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子万能试验机、显微硬度仪、涡流导电仪、摩擦磨损试验机研究了不同变形程度对MnS/Cu自润滑复合材料的显微组织结构、力电性能以及摩擦磨损性能的影响规律。研究结果表明,随冷变形程度的增加,复合材料中MnS颗粒与基体间的界面结合良好,MnS颗粒明显细化,MnS颗粒沿变形方向被拉长,并且呈平行的条带状分布,产生纤维强化效果,抗拉强度由纯铜的284MPa增加到338MPa;经拉拔和旋锻后,复合材料显微硬度逐渐提高,导电率呈先上升后降低的趋势;与纯铜相比,MnS颗粒的添加显著改善了复合材料的摩擦磨损性能,变形加工后复合材料的摩擦系数由挤压态的0.53降低至0.32,磨损量由7.8mg降低至4.2mg。

针织导电心肌补片的构建及力电性能

为制备一种符合天然心肌组织力电性能的心肌补片,以聚己内酯(polycaprolactone, PCL)为原料,通过针织成型技术制备针织(knitting, Kt)补片,同时制备静电纺丝(electrospinning, Es)补片作为对照样,采用多巴胺(dopamine, DOPA)对Kt、Es补片进行表面改性,再通过表面原位聚合聚吡咯(polypyrrole, PPy)构建PPy@Kt、PPy@Es补片。通过立体显微镜、扫描电子显微镜、红外光谱仪、强力仪及数字源表对心肌补片的结构和物理化学性能进行表征,探究2种纺织成型技术对心肌补片力电性能的影响。结果表明:静电纺丝成型的PPy@Es补片沿取向方向模量大且导电稳定性差,而针织成型的PPy@Kt补片表现出更接近心肌组织的模量且具有力学各向异性,同时展现出优异的应变不敏感导电性,可满足心肌补片对动态应变下稳定导电性的要求。

Cymbal换能器的力电性能

研究了Cymbal换能器的力电性能。在简单支承边界条件下,应用压电-弹性理论、克希霍夫薄板振动理论、瑞利-李兹理论和等效电路方法分析了Cymbal换能器的机电特性,给出了Cymbal换能器的近似解和串联共振频率方程,研究了Cymbal换能器在无负载条件下的等效电路及相关参数和Cymbal换能器空腔深度与空腔底部半径的比与谐振频率和机电耦合系数的关系。根据数值分析结果得到最佳机电耦合系数,为Cymbal换能器的优化设计提供了理论依据。

不同直径炭黑环氧树脂基复合材料力电性能及其机理

通过实验研究了喷雾炭黑、N762炭黑、特导电炭黑和N326炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性、伏安特性及电场作用前后电阻变化,以及炭黑掺量对其上述性能的影响。试验结果表明,炭黑直径和掺量对炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性、伏安特性和电阻特性具有较大的影响。掺加质量分数为35%-52.5%,直径123 nm喷雾炭黑的环氧树脂基复合材料具有很好的力电性能,电压和电流关系符合伏安特性,施加电场前后电阻没有明显变化;掺33 nm特导电炭黑和30 nm N326炭黑的环氧树脂基复合材料的力电变化没有明显的规律,电压和电流关系不符合伏安特性,施加电场后其电阻大幅度降低;掺84 nm N762炭黑和26.25%质量分数的喷雾炭黑的环氧树脂基复合材料力电变化具有规律性,但不稳定,电压电流关系不符合伏安特性,施加电场后其电阻降低,但下降的幅度不大。在实验研究的基础上,建立了炭黑环氧树脂基复合材料电路模型,揭示了电击穿是施加电场前后炭黑环氧树脂复合材料电阻发生明显变化的机理,最后,通过分析炭黑间环氧树脂间隙层的变形,解释了炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性变化规律。

智能TRC板加固RC梁力电性能试验研究

研制了一种基于碳纤维传感特性的自监测智能TRC板,进行智能TRC板抗弯性能试验,检验智能TRC板的应变传感性能;进行智能TRC板加固RC梁抗弯性能试验,研究智能TRC板加固RC梁抗弯力电性能。研究结果表明,通过TRC电阻变化率和应变的关系,可以实现对TRC结构裂缝的监测;智能TRC板电阻灵敏系数为20,比常用电阻应变片灵敏系数大;加固梁荷载-位移曲线与荷载-电阻曲线基本吻合,智能TRC能够有效地监测试件受力损伤演化过程;智能TRC板加固RC结构,不仅能为结构提供有效承载力和延性,还能为结构在服役阶段的安全性提供有效的监测技术,实现集高效结构和实时结构健康监测于一体之目的。

CFRC力电性能及尺寸效应研究

对CFRC的力电性能及尺寸效应进行研究。设计了3组不同尺寸的试件,分别对其进行试验观测其电阻率、灵敏度系数,三组试件中不同尺寸CFRC试件的电阻率比较和循环荷载下应变与电阻相对变化率关系,分析不同尺寸下的力电性能和尺寸产生的尺寸效应,提出了实用技术和建议。

反复荷载作用下碳纤维复合材料力电性能试验研究

碳纤维及其复合材料已广泛应用于土木工程领域,本文针对手工浸渍的环氧树脂基碳纤维布复合材料在反复荷载作用下的力电性能进行了系统的试验研究和分析.研究表明,在反复荷载作用下该类型复合材料的电阻变化率与应变关系曲线表现出与单调荷载作用下不同的新的特征.本文通过对试验结果的分析,进一步验证和深化了对碳纤维复合材料导电机理的认识,为进一步研究土木工程中环氧树脂基碳纤维复合材料的力电性能以及发展可实际应用的地震损伤自监测智能结构奠定了基础.

炭黑环氧树脂复合材料力电性能研究

本文对炭黑环氧树脂复合材料力电性能展开试验研究.变量包括炭黑掺量和制备流程,研究其对环氧树脂导电性能、力学性能和力电性能的影响,并采用扫描电镜对炭黑分散形态进行表征.结果表明:添加丙酮可有效增加环氧树脂流动性,延长有效搅拌时间,从而促进炭黑分散增加导电路径,提高导电性能.对于8%炭黑掺量的复合材料,添加丙酮可使电阻率降低8000倍左右.随着炭黑掺量的增加,复合材料电阻率降低,4%时导电性提高较为明显.炭黑的掺入导致复合材料抗拉强度降低,但掺量与抗拉强度变化量之间无明显关系.随着拉伸应变的增加,复合材料电阻增大,且电阻变化率与应变有较好的对应关系.电镜扫描结果表明:炭黑以网络结构的形式存在于环氧树脂中,网络结构由炭黑团聚和环氧树脂间隙组成;随炭黑掺量的增加,网络结构更加密集.

负泊松比圆弧蜂窝压电超材料的力电性能研究

压电超材料具有独特的力电性能,广泛应用在传感器、执行器等各种设备。本文提出了一种具有负泊松比特性的圆弧蜂窝压电超材料结构。基于压电超材料的本构方程和相应边界条件,分析了力电耦合下该压电结构的力电性能。建立了该结构的有限元模型并进行仿真分析,讨论了不同结构角度和不同极化方向下压电超材料的弹性常数、压电常数和介电常数的变化规律。结果表明:随着角度的增大,结构沿z轴极化时的力电性能优于沿x轴极化时的力电性能。这对于蜂窝压电超材料的设计及其分析应用起到一定的借鉴作用。

碳纤维混凝土力电性能及尺寸效应试验研究

以碳纤维混凝土力电性能及尺寸效应为研究目标,分析了碳纤维混凝土棱柱体在单向受压加载过程中的电阻率变化量与应力-应变的对应关系及尺寸效应现象。研究结果对工程应用具有一定的参考价值。

碳纤维混凝土力电性能的研究现状

碳纤维混凝土是集结构性能和多种功能于一体的复合材料,具有良好的压敏性、温敏性和电磁屏蔽特性。结合近年来对碳纤维混凝土复合材料的研究和普通混凝土材料尺寸效应的研究,综述了碳纤维混凝土复合材料的力电性能及其尺寸效应的影响,同时提出碳纤维混凝土研究所存在的问题,旨在为碳纤维混凝土复合材料的研究提供一定的参考。

组合压电材料发电性能及力学特性研究

采用组合式压电材料的方法优化调节压电式能量收集器中压电结构的发电性能、刚度及振动特性,并在PZT-5H的单晶压电片中引入压电材料PZT-51与PVDF,通过调整组合形式改变了压电结构的机械刚度,通过模态分析优化了压电结构的振动特性。结果表明:合理的组合形式能够充分发挥压电材料的力电性能,提高压电能量收集器对复杂工作场景的适应性。引入压电材料PZT-51可以有效提高压电能量收集器的刚度;引入压电材料PVDF可以有效调节压电结构的一阶特征频率,在54~115 Hz范围内进行优化,有助于调节压电能量收集器的性能参数。

炭黑分散状态对炭黑/环氧树脂导电复合材料电阻率和力电性能的影响

通过实验研究了搅拌时间和炭黑表面改性对炭黑/环氧树脂导电复合材料电阻率和力电性能的影响。实验结果表明,随着搅拌时间的延长,炭黑在环氧树脂中的分散性提高,炭黑在环氧树脂中形成的一些导电链被破坏,从而导致复合材料的电阻率提高,电阻率变异系数减小及同批试件的电阻随应变的变化率趋于一致。但进一步延长搅拌时间并不能提高分散性,炭黑仍是以较大聚附体的形式存在。炭黑经偶联剂表面改性后,在环氧树脂中的分散性得到进一步的提高。改性后炭黑以小的聚附体甚至单颗粒的形式分散于环氧中,从而减小了复合材料中分布于炭黑颗粒间环氧树脂间隙的宽度,使复合材料的电阻率和电阻随应变的变化率减小。

碳纤维混凝土三向受压力电性能试验研究

试验研究了三向受压碳纤维混凝土的力学、电学性能及力电关系。对连接在直流回路中的碳纤维混凝土试件施加单调及循环荷载,处于三向受压状态的试件所受荷载与其电阻同步变化。用同批试件做单向受压试验,对比发现,在相同的轴向压力下,有围压和无围压的碳纤维混凝土的力电效应具有相似的变化趋势,即荷载增大,电阻下降;荷载减小,电阻上升。不同点是,在单调及循环荷载作用下,三向受压混凝土电阻变化率比单向受压混凝土的大,而且电阻幅值更为稳定。

镍含量对铜基石墨烯复合材料力电性能的影响

通过镍的添加来改善铜与石墨烯之间较差的界面结合性能，从而提高铜基石墨烯复合材料的力学和电学性能。本实验采用放电等离子（SPS）烧结技术制备了石墨烯含量为0．2％（质量分数，下同），镍含量分别为1．0％，1．5％和2．0％的镍掺杂石墨烯／铜（G-Cu／Ni）复合材料。利用拉曼光谱（Raman）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等表征手段，对镍掺杂石墨烯／铜（G-Cu／Ni）复合粉末的形貌和石墨烯的结构进行了研究，揭示了不同镍含量对铜基石墨烯复合材料力电性能的影响。结果表明：随着镍含量的增加，复合材料的硬度随之增加，屈服强度先升高后降低；其电学性能随着镍含量的增加而逐渐降低。当镍含量为1．0％时，复合材料的力学和电学性能达到较好的配合：复合材料的屈服强度为320．3MPa（相对于未添加镍的石墨烯／铜复合材料而言提高了31．08％），电导率为45．72MS·m-1，其电导率百分值（IACS）高达80．21％。

柔性薄膜太阳能电池与聚偏氟乙烯膜材复合后力电性能试验研究

基于建筑光伏一体化,开展张力膜结构光伏一体化的基础研究,提出了柔性薄膜太阳能电池的平行电池条方向与建筑聚偏氟乙烯(PVDF)膜材经线方向重合及其与PVDF膜材纬线方向重合的两种复合方式,针对每种复合方式进行平行电池条方向及垂直电池条方向的拉伸试验,测定了柔性薄膜太阳能电池与PVDF膜材复合后的拉伸应力-应变关系及发电效率-应变关系曲线。研究结果表明:不同拉伸方向下复合膜材的抗拉强度介于29.8～32.4 MPa之间;垂直于电池条方向拉伸时,复合膜材的输出电压缓慢下降;平行电池条方向拉伸时,复合膜材的输出电压存在明显的下降突变点。以输出电压值降为初始值90%时的拉伸应变作为柔性薄膜太阳能电池与膜结构一体化设计时的控制应变,在不同复合方式和拉伸方向下,该控制应变均为0.03左右。

柔性非晶硅PV与PVC膜材复合后力电性能试验研究

基于柔性薄膜太阳能电池与张拉膜结构一体化建筑体系,提出了柔性非晶硅太阳能电池(Photovoltaics, PV)与聚氯乙烯(PVC)膜材相复合的设想,分析了柔性非晶硅PV与PVC膜材复合后的力电性能,重点考察了复合方式和受力方向的影响。研究表明:复合后材料的力电性能受复合方式及拉伸方向的影响明显;试件沿不同方向拉伸后破坏形态相差较大,且复合后的破坏模式主要受柔性非晶硅PV控制;沿平行电池条方向拉伸时,电池的输出电压缓慢下降,而沿垂直电池条方向拉伸时,电池的输出电压变化曲线存在明显的突降点;电池条方向与膜材经向或纬向粘贴的试验表明,柔性非晶硅PV与PVC膜材黏结界面连接都是可靠的。

SCF/rGO协同改性环氧树脂的力-电性能的研究

将还原氧化石墨烯(rGO)与短切碳纤维(SCF)按一定比例混合,制备SCF/rGO协同改性环氧树脂复合材料,研究添加rGO前后复合材料的体积电阻率和硬度变化,分析SCF和rGO含量对复合材料力电性能的影响。结果表明,添加rGO前,短切碳纤维/环氧树脂复合材料(SCF/EP)的体积电阻率随SCF含量的增加逐渐减小,整体变化趋势分为三个阶段,同时其维氏硬度成对数比例上升。材料在拉伸应变小于0.2%时表现出线弹性行为,电阻变化率(ΔR/R 0)随应变呈现出先线性变化,后逐渐趋于指数变化的规律。添加rGO后,复合材料(SCF/rGO/EP)的电导率、维氏硬度和拉伸性能均显著提高,应变灵敏系数大幅下降,离散度大幅减小,说明rGO与SCF协同实现了导电网络的有效优化。

自诊断机敏水泥基材料力-电性能测试方法研究

用不同的方法对组分确定的机敏水泥基材料力-电性能进行测试,所得到的数据有很大的差别.通过对直流电路、直流电桥、交流电路及交流电桥等方法的分析比较,指出直流电路和电桥的方法不能消除机敏水泥基材料本身存在的极化,使得反映其力-电性能的阻抗趋于稳定;而交流电路和电桥方法则可以得到稳定的阻抗值.比较数字电桥在串联和并联等效方式下的交流阻抗结果可知,串联等效方式的交流阻抗值小且稳定性好.

压电半导体的极化处理及性能研究

极化处理是压电半导体材料制备及构件设计中的关键工艺,直接影响着其压电性能。根据夹层极化的方法,研制出一种多样性极化实验装置,解决了压电半导体的极化问题,并对极化后的GaN材料性能进行了系统研究。实验结果表明:(1)极化使GaN材料具备了压电性能,改变了其力电性能参数;(2)极化显著提高了压电半导体的导电能力,改变了其弯曲强度。