项目名称: 自阻尼碳纳米纤维复合材料及其拉索研究

项目编号: No.50808059

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 轻工业、手工业

项目作者: 肖会刚

作者单位: 哈尔滨工业大学

项目金额: 22万元

中文摘要: 基于纳米级界面摩擦耗能和局部应变集中引起的非线性粘弹性阻尼提高,建立了碳纳米纤维复合材料阻尼模型,揭示了碳纳米纤维掺量、长径比和掺量以及振动幅度和频率对阻尼的影响特性,为碳纳米纤维复合材料阻尼性能预测和优化制备提供了理论基础;发展了基于碳纳米纤维改性树脂和碳纳米纤维纸的两种碳纳米纤维复合材料制备方法,提出并研究了磁致碳纳米纤维取向方法,提高了其利用效率;研究了基于电阻测量的碳纳米纤维复合材料制备质量和服役安全性评价的方法,建立了电阻与碳纳米纤维分散度、碳纳米纤维复合材料应变之间的关系,利用碳纳米纤维复合材料的压阻性能可对复合材料结构本身或其它土木工程结构进行应变监测,从而实现了碳纳米纤维复合材料的结构和自监测功能一体化;实验研究了碳纳米纤维复合材料阻尼和力学性能,SEM微观结构分析表明碳纳米纤维-树脂界面强度高,断面粗糙,有效了发挥了增强作用,碳纳米纤维取向后,可实现小掺量下显著的阻尼和强度改善效果;制备了碳纳米纤维复合材料拉索模型并实验研究了其力学、阻尼和疲劳性能,为桥梁拉索提供了高强耐腐蚀的新型拉索。

中文关键词: 碳纳米纤维;复合材料;制备;阻尼;强度

英文摘要: Considering the nano-scale interfacial friction engergy dissipation and local strain concentration induced nonlinear viscoelastic increasement as the origins of damping, the damping model was constructed based on micro-mechanics, statistics and elastic mechanics.Through revealing the effect of CNT concentration, aspect ratio and alignment, and the vibration amplitude and frequency on the loss factor of CNT/epoxy composites, the damping model provide an approach to optimize the damping property of CNT/epoxy composites. Two CNT/epoxy composites fabrication methods were proposed and realized by this project. Magnetic induced CNT alignment method was proposed in this project. Through alignment, the efficiency of CNT in improving the mechanical, damping and electrical property of CNT/epoxy composites was greatly improved. This project studied the method of evaluating the fabracation quality and strain of CNT/epoxy composites based on the resistivity measurement. The damping and mechanical properties of CNT/epoxy composie and CNT-CF/epoxy composite were experimental studied. The experimental results indicated that CNT can improve both the damping and strength of composites. The alignment level of CNT plays a important role in the strength and modulus of CNT-CF/epoxy composite. Through alignment, the strength and modulus of CNT-CF/epoxy composite can be greatly improved by small concentration of CNT. SEM pictures showed that the interfacial strength between CNT and epoxy resin is strong. Cable model was fabricated using CNT-CF/epoxy composite and the mechanical, damping and fatigue properties were experimental studied. The achievements of this project provide a next generation of cables for bridge engineering.

英文关键词: Carbon nanofiber; Composite; Fabrication; Damping; Strength

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