碳纳米管与纳米炭黑复合水泥基传感器在机械-环境耦合作用下的压阻性能研究

本研究系统探讨了铝酸钙水泥（CAC）作为普通波特兰水泥（OPC）替代材料，在结构健康监测（SHM）智能本征传感器开发中的应用潜力。通过引入多壁碳纳米管（MWCNT）和纳米炭黑（NCB）复合填料，显著提升了CAC基传感器的力学性能与压阻稳定性。研究证实，该传感器在常温下电阻变化率（FCR）达-44%，200?°C高温下进一步提升至-49%，且在-20?°C冻融循环（10周期/480?h）中仍保持完全可逆的FCR响应，凸显其优异的环境适应性与可靠性，为极端环境下SHM系统提供了创新解决方案。

　　

Highlight

本研究重点探讨了掺入混合纳米炭黑（NCB）和多壁碳纳米管（MWCNT）填料的铝酸钙水泥（CAC）复合材料的机械、电学和压阻性能。研究在模拟实际操作应力的多种环境条件下进行，包括不同温度暴露和循环压缩载荷。重点在于理解混合填料对复合材料性能的协同效应，包括导电性改善、机械强度增强以及压阻稳定性。

结论

本研究系统评估了掺入混合纳米炭黑（NCB）和多壁碳纳米管（MWCNT）填料的铝酸钙水泥（CAC）复合材料的机械、电学和压阻性能。研究在多种环境条件下进行，包括不同的温度暴露和循环压缩载荷，以模拟实际运行应力。重点在于理解混合填料对复合材料性能的协同效应，包括导电性改善、机械强度增强以及在热和机械应力下的压阻稳定性。