上海人和科學儀器有限公司
TRILOS三輥機在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測傳感器的應(yīng)用
檢測樣品:碳納米管/石墨烯材料
檢測項目:分散均質(zhì)穩(wěn)定性
方案概述:一種由CNT/PU復(fù)合材料組成的智能皮膚,,可用于檢測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫,。但是CNT在PU材料中的分散性是一大難題。與其他混合技術(shù)相比,三輥機具有明顯的優(yōu)勢,。在分散過程中使用三輥機能確保產(chǎn)品通過兩個剪切區(qū),。要制作CNT/PU復(fù)合材料,,沒有比三輥機更有效的工具了,。所以我們采用TRILOSTR50M三輥機來分散CNT/PU復(fù)合材料。
鋼筋混凝土(RC)結(jié)構(gòu)支撐橋梁,、高層建筑和水壩等關(guān)鍵設(shè)施,,對現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要。盡管它們具有高強度和耐用性,,但這些結(jié)構(gòu)容易因環(huán)境因素,,負載變化和材料老化而開裂。所以這些裂縫的早期檢測和監(jiān)測對于保持結(jié)構(gòu)完整性和確保安全至關(guān)重要,。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(SHM)方法,,如目視檢查和標準傳感技術(shù),已被證明是不夠的,。這些方法很難檢測可能導(dǎo)致重大后果的小裂縫,,且不能進行持續(xù)的實時監(jiān)測,。因此,迫切需要先進的實時監(jiān)控RC結(jié)構(gòu)的SHM技術(shù),,來確?;A(chǔ)設(shè)施的安全。
近年來,,隨著碳基納米復(fù)合材料的智能傳感技術(shù)的發(fā)展,,SHM技術(shù)取得了顯著進展。碳納米材料,,如碳納米管(CNTs),、石墨烯、石墨碳和混合納米結(jié)構(gòu),,因其熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性以及電氣和電子性能而得到廣泛使用,。其中,碳納米管以其細長束形狀的結(jié)構(gòu)特征,,可提供更高的機械強度和彈性,。此外,與其他材料相比,,它的成本效益可使其作為關(guān)鍵納米材料應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu),,如民用、航空和空間基礎(chǔ)設(shè)施中的SHM應(yīng)用,。其中,,一種由CNT/PU復(fù)合材料組成的智能皮膚,可用于檢測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫,。但是CNT在PU材料中的分散性是一大難題,。與其他混合技術(shù)相比,三輥機具有明顯的優(yōu)勢,。在分散過程中使用三輥機能確保產(chǎn)品通過兩個剪切區(qū),。要制作CNT/PU復(fù)合材料,,沒有比三輥機更有效的工具了,。所以我們采用TRILOS TR50M三輥機來分散CNT/PU復(fù)合材料。
TRILOS TR50M三輥機為基本型三輥機,。特別針對處理量相對較少,,精度要求相對較低的客戶而進行開發(fā)的超小型研磨設(shè)備。結(jié)構(gòu)設(shè)計簡潔,,尺寸較小,,體積輕便,采用無極調(diào)速控制流量,,機械方式調(diào)節(jié)間距,。
圖1 TRILOS TR50M 三輥機
實驗步驟:
智能皮膚是通過將CNT均勻分散在PU基質(zhì)中制成的,,如圖2所示。首先,,用50ml丙酮作為分散劑溶解高粘度PU樹脂,,使用超聲波破碎儀,以脈沖模式(打開15s,,關(guān)閉15s)運行80min,,將CNT分散在PU基質(zhì)中。為了盡量減少超聲波破碎儀的過熱影響,,將含混合物的燒杯放置在裝滿冰的大燒杯中,。然后,將分散后的混合物放置在60℃的加熱板上24h,,以蒸發(fā)丙酮,。將PU硬化劑加入到混合物中,并使用TRILOS TR50M三輥機將其充分分散,。將混合物涂覆至0.7 mm的厚度,,并將其真空干燥24h。最后,,將硬化后的樣品切成70mmⅹ10mm的樣品,。我們制備了CNT濃度在0-7 wt%范圍內(nèi)變化的樣品,并對智能皮膚進行電導(dǎo)率等性能的測量,。
圖2 智能皮膚的制備過程
結(jié)果與討論:
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