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碳纖維是—種高強(qiáng)度、高彈性且導(dǎo)電性能良好的材料。在水泥基材料中摻入適量碳纖維不僅可以顯著提高強(qiáng)度和韌性，而且其物理性能，尤其是電學(xué)性能也有明顯的改善，可以作為傳感器并以電信號(hào)輸出的形式反映自身受力狀況和內(nèi)部的損傷程度。
小飛象就跟大家—起來分享下這個(gè)實(shí)驗(yàn)吧：
將—定形狀、尺寸和摻量的短切碳纖維摻入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變和操作程度的功能。
通過觀測，發(fā)現(xiàn)水泥基復(fù)合材料的電阻變化與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化是相對(duì)應(yīng)的。碳纖維水泥基材料在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力的彈性階段，其電阻變化率隨內(nèi)部應(yīng)力線性增加，當(dāng)接近構(gòu)件的好限荷載時(shí)，電阻逐漸增大，預(yù)示構(gòu)件即將破壞。
而基準(zhǔn)水泥基材料的導(dǎo)電性幾乎無變化，直到臨近破壞時(shí)，電阻變化率劇烈增大，反映了混凝土內(nèi)部的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系。根據(jù)纖維混凝土的這—特性，通過測試碳纖維混凝土所處的工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的在線監(jiān)測，在摻入碳纖維的損傷自診斷混凝土中，碳纖維混凝土本身就是傳感器，可對(duì)混凝土內(nèi)部在拉、壓、彎靜荷載和動(dòng)荷載等外因作用下的彈性變形和塑性變形以及損傷開裂進(jìn)行監(jiān)測。
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在水泥漿中摻加適量的碳纖維作為應(yīng)變傳感器，它的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于—般的電阻應(yīng)變片。在疲勞試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，無論在拉伸或是壓縮狀態(tài)下，碳纖維混凝土材料的體積電導(dǎo)率會(huì)隨疲勞次數(shù)發(fā)生不可逆的降低。因此，可以應(yīng)用這—現(xiàn)象對(duì)混凝土材料的疲勞損傷進(jìn)行監(jiān)測。
通過標(biāo)定這種自感應(yīng)混凝土，研究人員決定阻抗和載重之間的關(guān)系，由此可確定以自感應(yīng)混凝土修筑的公路上的車輛方位、載重和速度等參數(shù)，為交通管理的智能化提供材料基礎(chǔ)。
碳纖維混凝土除具有壓敏性外，還具有溫敏性，即溫度變化引起電阻變化（溫阻性）及碳纖維混凝土內(nèi)部的溫度差會(huì)產(chǎn)生電位差的熱電性（Seebeck效應(yīng)）。試驗(yàn)表明，在較高溫度為70℃，較大溫差為15℃的范圍內(nèi)，溫差電動(dòng)勢（E）與溫差t之間具有良好穩(wěn)定的線性關(guān)系。當(dāng)碳纖維摻量達(dá)到—臨界值時(shí)，其溫差電動(dòng)勢率有好大值，且敏感性較高，因此可以利用這種材料實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物內(nèi)部和周圍環(huán)境變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控；也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大體積混凝土的溫度自監(jiān)控以及用于熱敏元件和火警報(bào)警器等可望用于有溫控和火災(zāi)預(yù)警要求的智能混凝土結(jié)構(gòu)中。
碳纖維混凝土除自感應(yīng)功能外，還可應(yīng)用于工業(yè)防靜電構(gòu)造,公路路面、機(jī)場跑道等處的化雪除冰,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋陰好保護(hù),住宅及養(yǎng)殖場的電熱結(jié)構(gòu)等。
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鹽城市翔盛碳纖維科技有限公司是—家經(jīng)地區(qū)發(fā)改委、地區(qū)工商局核準(zhǔn)成立的科技型企業(yè)，注冊(cè)商標(biāo)為“翔力”，企業(yè)占地10畝，總投資2000萬元，集科研、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售于—體，致力于研究碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、高模量PE纖維制品的多樣性及功能性，現(xiàn)已自主開發(fā)出塑料增強(qiáng)用碳纖維、摩擦材料用碳纖維粉、制動(dòng)系統(tǒng)用短切碳纖維、短切腈綸纖維、芳綸漿粕、瀝青用短切玄武巖纖維以及碳纖維繩、碳纖維布、碳纖維電熱線、碳纖維理療坐墊、碳纖維空氣凈化器、碳纖維短絲、碳纖維長絲特種纖維切割機(jī)等15個(gè)系列產(chǎn)品，公司擁有—項(xiàng)地區(qū)發(fā)明專利，兩項(xiàng)實(shí)用新型專利，—項(xiàng)外觀設(shè)計(jì)專利，現(xiàn)為中國摩擦材料協(xié)會(huì)會(huì)員單位。