内贴式碳纤维复合材料压阻模型的建立及应用

在外力作用下,隧道衬砌很容易发生破裂,采用碳纤维复合材料(CFRP)对衬砌进行加固。以土层双向压力传递为依据,建立CFRP加固衬砌受力模型,结合CFRP在外力作用下电阻变化规律,得到内贴式CFRP压阻模型;以拉林铁路隧道衬砌破损为例,采用CFRP压阻模型进行监测,根据压阻模型进行理论计算,并与压阻监测值进行对比,验证模型的可行性。结果表明:在土层双向荷载作用下,CFRP加固体受到均布围压和带三角函数的围岩压力及剪切应力的组合作用;在组合外力作用下,压阻模型理论曲线呈指数分布,电阻阈值明显,而监测曲线呈线性分布,电阻阈值不明显,理论值与监测值之间存在一定误差;CFRP压阻模型能够较好地反映出衬砌在外力作用下的电阻变化。

冻融环境影响下碳纤维混凝土压阻变化规律分析

低温对碳纤维压阻特性的智能材料监测性能影响较大。利用碳纤维混凝土试件进行快速冻融循环试验及轴向压力试验,同时按照碳纤维单丝受拉体积不变原理建立碳纤维混凝土压阻模型。通过试验和理论模型分析可知:纤维长度20 mm的碳纤维混凝土试件的抗冻性能比普通混凝土的高100%;随着冻融循环次数的增加,压力强度值逐渐减小,而电阻值先增加后减小,分界值为冻融50次;在冻融轴压耦合作用下,冻融对电阻下降的影响更大,同时碳纤维压阻试验值与理论值存在一定误差。

碳纳米管/炭黑/硅橡胶复合材料的压阻计算模型分析

以碳纳米管、炭黑为填料,硅橡胶为基体制备柔性压力敏感材料。将炭黑填充硅橡胶的压阻计算模型扩展应用于碳纳米管/炭黑/硅橡胶材料,研究了不同填料配比下的碳纳米管/炭黑/硅橡胶的渗流特性,并通过实验对计算模型进行了分析。结果表明,在碳纳米管/炭黑/硅橡胶体系中,选择适合的碳纳米管和炭黑组分配比,可获得较低的渗流阈值,且压阻实验结果与计算曲线偏差较小;由于碳纳米管和炭黑的协同效应和通用有效介质理论适用的边界条件,使得在碳纳米管/炭黑以一定的配比混合下,并用的导电填料体积分数略偏离阈值附近时,实验结果与计算模型曲线可以较好地吻合。

硅集成压力传感器设计

主要对硅集成传感器的理论设计进行了分析和探讨。

应力类型与方向和沟道晶向对载流子迁移率的影响

利用Synopsys公司的Sentaurus TCAD软件,针对Si(100)面的<100>和<110>沟道,系统研究了张/压应力施加在MOS器件不同方向上对载流子迁移率的影响,同时给出了收益表格以供参考。

硅橡胶/炭黑复合材料在外场作用下的导电响应行为

通过机械共混法制备了甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)/炭黑(CB)复合材料,研究了复合材料的压阻特性、温阻特性、在压缩循环下的压阻稳定性和重复性能以及电阻弛豫特性,并提出了新的压阻数学模型。结果表明,在渗滤阈值附近,MVQ/CB复合材料有最显著的压阻效应;随着CB含量的增加,压阻效应出现一个临界压力;在40℃时复合材料由正温阻特性转变为负温阻特性;通过预压缩和增加压缩循环次数,可以提高压敏导电橡胶的压阻重复性和稳定性。应用隧道电流理论构建的压阻效应数学模型能同时很好地模拟MVQ/CB复合材料的正压阻系数效应和负压阻系数效应。