多壁碳納米管分散性對水泥基材料導電性能和電熱特性的影響

黎恒桿，王玉林，羅 昊，Ghimire Prateek， 林姝彥，潘正陽，楊競龍，蘇晴微

(1.武夷學院土木工程與建筑學院，武夷山 354300；2.閩北山地地質災害防治福建省高校工程研究中心，武夷山 354300； 3.丘陵山地智慧城鎮福建省高校重點實驗室，武夷山 354300)

0 引 言

多壁碳納米管(MWCNTs)由于其優異的力學[1]、熱學、電學和電熱等性能[2]，已經成為繼碳纖維[3]、納米炭黑[4]之后的重要水泥基改性材料。國內外許多學者將MWCNTs摻入水泥基材料中，以提高復合材料的力學[5]、電學和電熱等性能[6]，賦予水泥基材料智能和多功能特征[7]。但是，MWCNTs在水泥基體中的分散性是影響水泥基復合材料力學、電學和電熱等性能的一個關鍵性因素[8]。研究表明分散性良好的MWCNTs與水泥基復合材料之間具有很強的界面粘結力,能夠起到裂紋橋連和增強應力傳遞的效果[9],在低摻量條件下，當MWCNTs在水泥基體中分散均勻時，MWCNTs能提高水泥凈漿的抗壓強度和抗折強度，且提高幅度隨MWCNTs摻量的增加而增大；而當MWCNTs分散不均勻時，摻入MWCNTs會削弱水泥凈漿的抗折強度和抗壓強度[10]。研究發現MWCNTs分散均勻時，由于其形成的導電通道概率隨MWCNTs體積分數的增加而增大，因而水泥基復合材料的電阻率隨MWCNTs摻量的增加而減??；而MWCNTs分散不均勻時，由于MWCNTs的團聚，導電通道概率不再隨其體積分數的增加而增大，因此水泥基復合材料的電阻率隨MWCNTs摻量的變化呈現不確定性[11]。

利用MWCNTs的導電發熱特性(電熱特性)研制的自發熱水泥基復合材料[12]，可被應用于道路和橋梁路面融冰除雪，代替傳統的人工、機械和化學法，不僅能提高融冰除雪效率，保證道路交通安全暢通，而且能夠避免建筑結構受到化學腐蝕[13]，提高耐久性和安全性。……