碳纤维增强水泥基复合材料热电性能研究

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1、分类号学号1205240616壶妥達疚件秋大嗲

2、学位论文y破纤维增强水泥基复合材料_鉍电性能研究}^：者郝磊指导教师姓名魏剑副教授申请学位级别硕士专业名称材料物理与化学论文提交日期^1A论文答辩日期学位授予单位典養邊疫斜妓大營^fc£'-答辩委贵会主评m^:A声，明本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位己申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的所有贡献均已在论

3、文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：曰其月：G.《、I十关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以釆用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。(保密的论文在论文解密后应遵守此规定）论文作者签名：指导教师签名日期：》/r、f本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研究所等单位将本学位论文收录到有关“学位论文

4、数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□一年/□两年/□三年以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）曰期：爻。/广（，#注：请将此页附在论文首页。西安建筑科技大学硕士学位论文碳纤维增强水泥基复合材料热电性能研究专业：材料物理与化学硕士生：郝磊指导教师：魏剑副教授摘要碳纤维增强水泥基复合材料(CarbonFiberReinforcedCementComposites，简称CFRC）是一种新型智能结构材料，其在城市与工业热能转换收集、重要建筑结构健康监测传感器和道路低能耗热融除

5、雪领域应用前景广阔。目前CFRC的Seebeck系数值较小，热电性能还不够高，这成为制约其应用的主要因素。本文通过对CFRC研究发展现状的分析，针对如何提高Seebeck系数，提出采用金属氧化物添加、金属氧化物/基体界面、碳纤维/基体界面调整，复合有序Cu纤维等方法，研究CFRC-Seebeck系数的优化途径，揭示CFRC-Seebeck效应的强化机理。(1)研究金属氧化物/基体含量对CFRC-Seebeck系数的影响。Fe2O3及Bi2O3含量分别为0.5wt%、1.0wt%、2.5wt%、5.0wt%、7.5wt%、10.0wt%、12.5wt%和

6、15.0wt%。结果表明：氧化物含量在0.5-5.0wt%范围内，随着氧化物含量增加，所测量的CFRC的热电势曲线随温度升高而增大，Seebeck系数值较原始试样提高4-5倍，当Bi2O3的添加含量为5.0wt%时，CFRC-Seebeck系数绝对值最大达到+100.28μV/℃。当添加含量在7.5wt%-15.0wt%范围时，热电势曲线表现为先增大，后趋于平稳。(2)研究金属氧化物/基体界面密度（通过氧化物粒度表征）和空气/基体界面密度（通过水灰比表征）对CFRC-Seebeck系数和电导率的影响。选取Fe2O3粒径（50-200nm）、（200-5

7、00nm）、（1-10μm），Fe3O4粒径（50-150nm）、（150-250nm）、（250-500nm）进行配比。结果表明：Fe2O3粒径在50-200nm和200-500nm范围内，随着粒径增大，电导率增大，Seebeck系数减小，功率因数曲线几乎不变；Fe3O4粒径在50-150nm、150-250nm，250-500nm范围内，随着粒径增大，CFRC-Seebeck资金来源：国家自然科学基金（51308447），陕西省自然科学基础研究计划（2013JM6010）以及陕西省教育厅专项科研计划（2013JK0926）。西安建筑科技大学硕士学

8、位论文系数曲线降低，功率因数曲线也逐渐降低。对比Fe3O4粒径在50-150nm、150-250nm，250-500nm范围内的CFRC电导率曲线，当处于低温阶段时，大粒径的电导率曲线较高；温度较高时，小粒径的电导率曲线较高。水灰比为2.7:10、2:5，分别添加Fe2O3及Fe3O4颗粒，结果表明：水灰比为2:5时，对比水灰比2.7:10，CFRC-Seebeck系数值和电导率均较小（电导率相差一个数量级），小的水灰比有利于CFRC-Seebeck系数和电导率的提高。(3)研究碳纤维/基体界面密度（通过碳纤维表面粗糙度表征）对CFRC-Seebeck

9、系数和电导率的影响；将碳纤维浸渍在浓度分别为0.5wt%、1.0wt%、3.0wt%、5.0w