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作者:李逸飞;石新波;徐凡;温泉;肖会刚;冯硕;
单位:哈尔滨工业大学土木工程学院;黑龙江省建工集团有限责任公司;山东大学土建与水利学院;
摘要:随着智能建筑材料的发展,镍粉–水泥基复合材料因其独特的电导和压电性能而备受关注,但目前对其导电机理及在复杂应力状态下的电性能变化规律尚不完全明晰。本工作探究了镍粉–水泥基复合材料的电导特性、导电机理及其压电耦合效应的本构模型。通过调整镍粉添加比例(0%,5%,10%,15%,17%,20%,23%,体积分数),制备了一系列镍粉–水泥复合浆料,并在200 Gs的磁场环境中完成成型处理,经过电阻测试表明该复合材料电阻在顺磁感线方向和逆磁感线方向有明显差异,且渗滤阈值约为15%。随后对体积掺量15%的镍粉–水泥复合材料元件进行单轴受压试验和四点受弯试验。结果表明:在承受压力的初始阶段,材料电阻近乎直线下降,直至应变临近最大压缩应变时电阻迅速上升,此下降过程中的电阻变化率可高达约70%;在受弯曲载荷作用时,随着荷载升高,样品电阻表现出细微波动,整体呈下降趋势并逐渐放缓,在接近失效时电阻急剧增加;电阻降至最低值时,样品电阻减少的幅度仅有1%。基于试验观察,深入分析了镍粉水泥基复合材料电阻变化的内在机制,并建立了电阻随应变变化的数学表达式。
关键词:镍粉;水泥;导电机理;力电本构模型
基金资助:国家自然科学基金联合基金重点项目(U24A20165)