碳纤维增强水泥基复合材料的制备及热电性能研究
来源期刊：功能材料2020年第4期
论文作者：谢金 杨伟军
文章页码：4148 - 8311
关键词：碳纤维;增强水泥基复合材料;热电性能;
摘 要：将不同含量（0.5%,1.0%,1.5%（质量分数））的碳纤维掺入到硫铝酸盐水泥基体中,制备了碳纤维增强水泥基复合材料。通过SEM、阿基米德排水测试法、四探针法等手段,研究了碳纤维含量对增强水泥基复合材料断面结构、抗弯强度、孔隙率、电导率、热导率和塞贝克系数的影响,并模拟太阳辐射进行了能量收集实验。结果表明,碳纤维均匀地分布在水泥基体中形成网格结构,碳纤维与水泥基体有很强的结合力。当碳纤维含量由0.5%（质量分数）增加到1.5%（质量分数）时,水泥基复合材料的抗压强度由71.36 MPa增加到106.51 MPa,增长了49.26%;孔隙率由0.8%增加到2.0%,增长了150.0%;电导率由0.0214S/m增加到0.2408S/m,增长了1 025%;热导率由0.261 W/（m·K）减小到0.210W/（m·K）,减少了19.54%;塞贝克系数迅速增大,最大为1.22×104μV/K。当碳纤维含量为1.5%（质量分数）时,厚度为20 mm的水泥基复合材料每1 m2可输出5～6μW的功率;在400 min辐照下,试样表面温度迅速达到70℃左右,1 m2水泥基复合材料面板上收集到的能量高达8.1×10-6J。由此可知,碳纤维含量的增加,极大地提高了碳纤维增强水泥基复合材料的热电性能。
谢金1,2，杨伟军1
1. 长沙理工大学土木工程学院2. 湖南城市学院土木工程学院
摘 要：将不同含量（0.5%,1.0%,1.5%（质量分数））的碳纤维掺入到硫铝酸盐水泥基体中,制备了碳纤维增强水泥基复合材料。通过SEM、阿基米德排水测试法、四探针法等手段,研究了碳纤维含量对增强水泥基复合材料断面结构、抗弯强度、孔隙率、电导率、热导率和塞贝克系数的影响,并模拟太阳辐射进行了能量收集实验。结果表明,碳纤维均匀地分布在水泥基体中形成网格结构,碳纤维与水泥基体有很强的结合力。当碳纤维含量由0.5%（质量分数）增加到1.5%（质量分数）时,水泥基复合材料的抗压强度由71.36 MPa增加到106.51 MPa,增长了49.26%;孔隙率由0.8%增加到2.0%,增长了150.0%;电导率由0.0214S/m增加到0.2408S/m,增长了1 025%;热导率由0.261 W/（m·K）减小到0.210W/（m·K）,减少了19.54%;塞贝克系数迅速增大,最大为1.22×104μV/K。当碳纤维含量为1.5%（质量分数）时,厚度为20 mm的水泥基复合材料每1 m2可输出5～6μW的功率;在400 min辐照下,试样表面温度迅速达到70℃左右,1 m2水泥基复合材料面板上收集到的能量高达8.1×10-6J。由此可知,碳纤维含量的增加,极大地提高了碳纤维增强水泥基复合材料的热电性能。
关键词：碳纤维;增强水泥基复合材料;热电性能;
