自感知超高性能混凝土

应变灵敏度达28

通过石墨烯与碳纳米管多相多尺度复合，在保持超高强度的同时实现高灵敏度应力自感知。

Song, Facheng · 陈晴 · Zhang, Mingzhong · 蒋正武 · Wenqi, Ding · 闫治国 · Hehua, Zhu

Composites Part B: Engineering 2023

具体参数

抗压强度

{'zh': '194.7', 'en': '194.7'} MPa

抗压强度

{'zh': '166.3', 'en': '166.3'} MPa

高频弧半径

{'zh': '72910', 'en': '72910'} Ω

高频弧半径

{'zh': '1295', 'en': '1295'} Ω

应变系数

{'zh': '11', 'en': '11'}

应变系数

{'zh': '28', 'en': '28'}

技术优势

灵敏度领先

应变系数可达28，高于大多数现有报道值，这得益于石墨烯和碳纳米管多相多尺度协同形成的导电网络。

强度不牺牲

即使碳纳米管比例增加导致强度有所下降，所有配比均满足150 MPa的基本要求，确保结构承载能力。

渗流可调控

通过调节G/CNT比例可有效调控导电渗流，使高频弧半径从72910 Ω降至1295 Ω，实现导电网络的连续调控。

机理清晰

基于隧穿-渗流理论和机电耦合行为提出机理解释，为优化配比提供理论依据。

应用场景

• 智能结构：替代外置传感器，实现结构自感知与损伤定位。
• 结构健康监测：实时监测应力应变，提前预警结构劣化。
• 土木工程材料：提供超高强度与自感知一体化的智能建材。
• 柔性传感：利用导电网络渗流调控实现大范围应变传感。