碳纤维/石墨烯导电沥青混凝土的制备及电热特性研究
发布时间：2021-06-07 07:25
道路的表面功能是保障交通安全运营的基础,据统计,我国大约有43%的国土面积位于寒区,存在冰雪引起路面抗滑能力缺失、影响道路通行安全的突出问题,对国民经济的正常运行秩序和人民群众生命财产安全造成了巨大隐患。针对路面积雪结冰问题,越来越多的研究人员聚焦于导电沥青混凝土材料。目前,在导电沥青混凝土的研究领域,导电填料以石墨、钢渣、碳纤维、钢纤维为主,存在导电填料掺量过大、导电性能与路用性能难以兼顾等问题,限制了导电沥青混凝土的进一步发展与应用。在此背景下,结合碳纤维和新兴碳纳米材料石墨烯,旨在制备出一种在较低导电填料掺量下具备优异电热特性,同时满足融冰化雪需求和路用性能要求的导电沥青混凝土,为保障寒冷地区沥青路面冬季运营安全提供理论与技术基础。首先,从沥青胶浆出发,研究了碳纤维及石墨烯掺量对沥青胶浆电阻率的影响规律,结果表明二者均能有效增强沥青胶浆的导电性能。在导电沥青混凝土层面,基于细观电流分布特征,进行了混合料类型比选,确定了AC-13型混合料级配;以马歇尔试件电阻率为指标,确定了碳纤维/石墨烯导电沥青混凝土的制备工艺,发现9mm的碳纤维能起到最好的导电效果,使用脂肪醇醚磷酸酯钾盐预处理...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
道路积雪结冰对交通安全造成巨大隐患目前常见的主动除冰雪技术主要采用低冰点/相变等化学方式与利用电、热
a) 单丝碳纤维 b) 碳纤维簇图 2-1 PAN 基碳纤维显微形貌2.2.5 石墨烯石墨烯作为一种新兴二维碳纳米材料，是一种由碳原子以 sp2杂化轨道组成的六角形呈蜂巢晶格的材料，具备优异的电学、光学、力学特性，在材料、能源、生物、微电子、航空航天等众多领域都有广阔的应用前景。目前石墨烯的制备方法多种多样，常见的有氧化还原法、机械剥离法、SiC外延生长法、Hummer 法、化学气相沉积法等。在严格意义上说，石墨烯中碳原子层数仅为 1 层，但目前的技术条件还不能进行单层石墨烯的大批量生产，导致单层石墨烯价格奇高，每克的售价通常在数百元以上，在路面工程中无法承受也无必要。从广义上看，当碳原子层数少于 10 层时，材料基本保持了单层石墨烯的优异特性，可以称为多层石墨烯，当层数超过十层时，由于其电学性质与普通石墨区别不大，不宜称为石墨烯，而应该称为石墨片。本论文研究中采用工业级多层石墨烯（5~10 层）进行导电沥青混凝土的制
图 2-1 PAN 基碳纤维显微形貌一种新兴二维碳纳米材料，是一种由碳原子以巢晶格的材料，具备优异的电学、光学、力学电子、航空航天等众多领域都有广阔的应用前的制备方法多种多样，常见的有氧化还原法、ummer 法、化学气相沉积法等。在严格意义上 层，但目前的技术条件还不能进行单层石墨烯价格奇高，每克的售价通常在数百元以上，在从广义上看，当碳原子层数少于 10 层时，材料性，可以称为多层石墨烯，当层数超过十层时别不大，不宜称为石墨烯，而应该称为石墨片中采用工业级多层石墨烯（5~10 层）进行导电的外观形貌如图 2-2 所示，相关参数见表 2-6。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国道路主动冰雪防治技术发展趋势分析[J]. 洪娜,李孔清,王嘉,王丹凤. 黑龙江交通科技. 2017(12)
[2]氧化石墨烯改性密胺树脂/石蜡相变微胶囊的制备及性能[J]. 张丽,杨文彬,张凯,谢长琼,何方方,范敬辉,吴菊英. 高分子材料科学与工程. 2017(05)
[3]对四电极法测试混凝土表面电阻率影响因素的研究[J]. 张贺,杨辉,俞海勇. 新型建筑材料. 2017(01)
[4]基于细观力学模型的石墨复合材料有效电导率预测[J]. 杨怡,宋固全,陈煜国. 材料科学与工程学报. 2016(06)
[5]基于分形渗流模型的导电沥青混凝土的分维计算[J]. 刘小明,汪翠,谭雅,张学磊. 铁道科学与工程学报. 2015(05)
[6]基于数值模拟的碳纳米管水泥基复合材料导电机理分析[J]. 董素芬,张立卿,李祯,姜海峰,韩宝国. 功能材料. 2015(11)
[7]流体加热道路融雪系统的设计热负荷[J]. 徐慧宁,谭忆秋,周纯秀. 哈尔滨工业大学学报. 2015(04)
[8]嵌入式导电沥青混凝土路面结构热效应特性研究[J]. 匡希龙,刘俊,吴刚,王丹. 公路工程. 2015(02)
[9]纤维沥青混凝土疲劳性能试验及寿命计算方法[J]. 高丹盈,黄春水. 建筑材料学报. 2015(03)
[10]分散剂涂覆处理对碳纤维在油性基体中分散性能的影响[J]. 崔莹,孙玉,吴波,吴炳洋,郑帼. 表面技术. 2015(01)
博士论文
[1]基于细观力学的导电沥青混凝土力学性能及导电机理研究[D]. 杨怡.南昌大学 2016
[2]太阳能集热沥青路面材料服役性能与集热时效性研究[D]. 潘攀.武汉理工大学 2015
[3]电场作用下高密度聚乙烯/纳米石墨微片导电复合材料非线性导电行为研究[D]. 周丽春.华侨大学 2009
[4]冰雪地区橡胶颗粒沥青混合料应用技术的研究[D]. 周纯秀.哈尔滨工业大学 2006
[5]纤维沥青混合料增强机理及其性能研究[D]. 封基良.东南大学 2006
[6]融雪化冰用碳纤维导电混凝土的研制及应用研究[D]. 侯作富.武汉理工大学 2003
硕士论文
[1]低冰点沥青混合料缓释机理与长效性评价方法研究[D]. 杨雄.哈尔滨工业大学 2017
[2]沥青混合料疲劳特性的设计指标研究[D]. 冯雯雯.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于粘弹性的沥青混合料疲劳性能研究[D]. 叶青.哈尔滨工业大学 2016
[4]自修复型导电沥青混凝土设计与评价[D]. 王昊鹏.东南大学 2016
[5]碳纤维/玻璃纤维格栅增强沥青混凝土电热性能研究[D]. 周卫杰.大连理工大学 2016
[6]基于细观力学的沥青混合料热膨胀系数研究[D]. 韩康文.华中科技大学 2015
[7]氧化石墨烯/密胺树脂相变储热微胶囊的制备及性能研究[D]. 王建川.华南理工大学 2015
[8]石墨碳纤维导电沥青混凝土的制备及性能研究[D]. 杨振华.长沙理工大学 2015
[9]导电沥青混凝土的导电机理及路用性能研究[D]. 陈忠良.南昌大学 2013
[10]相变沥青混合料的制备与调温机理研究[D]. 边鑫.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3216143
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
道路积雪结冰对交通安全造成巨大隐患目前常见的主动除冰雪技术主要采用低冰点/相变等化学方式与利用电、热
a) 单丝碳纤维 b) 碳纤维簇图 2-1 PAN 基碳纤维显微形貌2.2.5 石墨烯石墨烯作为一种新兴二维碳纳米材料，是一种由碳原子以 sp2杂化轨道组成的六角形呈蜂巢晶格的材料，具备优异的电学、光学、力学特性，在材料、能源、生物、微电子、航空航天等众多领域都有广阔的应用前景。目前石墨烯的制备方法多种多样，常见的有氧化还原法、机械剥离法、SiC外延生长法、Hummer 法、化学气相沉积法等。在严格意义上说，石墨烯中碳原子层数仅为 1 层，但目前的技术条件还不能进行单层石墨烯的大批量生产，导致单层石墨烯价格奇高，每克的售价通常在数百元以上，在路面工程中无法承受也无必要。从广义上看，当碳原子层数少于 10 层时，材料基本保持了单层石墨烯的优异特性，可以称为多层石墨烯，当层数超过十层时，由于其电学性质与普通石墨区别不大，不宜称为石墨烯，而应该称为石墨片。本论文研究中采用工业级多层石墨烯（5~10 层）进行导电沥青混凝土的制
图 2-1 PAN 基碳纤维显微形貌一种新兴二维碳纳米材料，是一种由碳原子以巢晶格的材料，具备优异的电学、光学、力学电子、航空航天等众多领域都有广阔的应用前的制备方法多种多样，常见的有氧化还原法、ummer 法、化学气相沉积法等。在严格意义上 层，但目前的技术条件还不能进行单层石墨烯价格奇高，每克的售价通常在数百元以上，在从广义上看，当碳原子层数少于 10 层时，材料性，可以称为多层石墨烯，当层数超过十层时别不大，不宜称为石墨烯，而应该称为石墨片中采用工业级多层石墨烯（5~10 层）进行导电的外观形貌如图 2-2 所示，相关参数见表 2-6。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国道路主动冰雪防治技术发展趋势分析[J]. 洪娜,李孔清,王嘉,王丹凤. 黑龙江交通科技. 2017(12)
[2]氧化石墨烯改性密胺树脂/石蜡相变微胶囊的制备及性能[J]. 张丽,杨文彬,张凯,谢长琼,何方方,范敬辉,吴菊英. 高分子材料科学与工程. 2017(05)
[3]对四电极法测试混凝土表面电阻率影响因素的研究[J]. 张贺,杨辉,俞海勇. 新型建筑材料. 2017(01)
[4]基于细观力学模型的石墨复合材料有效电导率预测[J]. 杨怡,宋固全,陈煜国. 材料科学与工程学报. 2016(06)
[5]基于分形渗流模型的导电沥青混凝土的分维计算[J]. 刘小明,汪翠,谭雅,张学磊. 铁道科学与工程学报. 2015(05)
[6]基于数值模拟的碳纳米管水泥基复合材料导电机理分析[J]. 董素芬,张立卿,李祯,姜海峰,韩宝国. 功能材料. 2015(11)
[7]流体加热道路融雪系统的设计热负荷[J]. 徐慧宁,谭忆秋,周纯秀. 哈尔滨工业大学学报. 2015(04)
[8]嵌入式导电沥青混凝土路面结构热效应特性研究[J]. 匡希龙,刘俊,吴刚,王丹. 公路工程. 2015(02)
[9]纤维沥青混凝土疲劳性能试验及寿命计算方法[J]. 高丹盈,黄春水. 建筑材料学报. 2015(03)
[10]分散剂涂覆处理对碳纤维在油性基体中分散性能的影响[J]. 崔莹,孙玉,吴波,吴炳洋,郑帼. 表面技术. 2015(01)
博士论文
[1]基于细观力学的导电沥青混凝土力学性能及导电机理研究[D]. 杨怡.南昌大学 2016
[2]太阳能集热沥青路面材料服役性能与集热时效性研究[D]. 潘攀.武汉理工大学 2015
[3]电场作用下高密度聚乙烯/纳米石墨微片导电复合材料非线性导电行为研究[D]. 周丽春.华侨大学 2009
[4]冰雪地区橡胶颗粒沥青混合料应用技术的研究[D]. 周纯秀.哈尔滨工业大学 2006
[5]纤维沥青混合料增强机理及其性能研究[D]. 封基良.东南大学 2006
[6]融雪化冰用碳纤维导电混凝土的研制及应用研究[D]. 侯作富.武汉理工大学 2003
硕士论文
[1]低冰点沥青混合料缓释机理与长效性评价方法研究[D]. 杨雄.哈尔滨工业大学 2017
[2]沥青混合料疲劳特性的设计指标研究[D]. 冯雯雯.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于粘弹性的沥青混合料疲劳性能研究[D]. 叶青.哈尔滨工业大学 2016
[4]自修复型导电沥青混凝土设计与评价[D]. 王昊鹏.东南大学 2016
[5]碳纤维/玻璃纤维格栅增强沥青混凝土电热性能研究[D]. 周卫杰.大连理工大学 2016
[6]基于细观力学的沥青混合料热膨胀系数研究[D]. 韩康文.华中科技大学 2015
[7]氧化石墨烯/密胺树脂相变储热微胶囊的制备及性能研究[D]. 王建川.华南理工大学 2015
[8]石墨碳纤维导电沥青混凝土的制备及性能研究[D]. 杨振华.长沙理工大学 2015
[9]导电沥青混凝土的导电机理及路用性能研究[D]. 陈忠良.南昌大学 2013
[10]相变沥青混合料的制备与调温机理研究[D]. 边鑫.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3216143
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