纳米颗粒对材料力学性能的影响研究

Cement production 水泥生产 17

石墨纳米材料对混凝土性能影响研究

王 军 （厦门大学嘉庚学院， 福建 龙海 3636105）

中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）07-0017-01

摘要：近年来对于被使用在路面的沥青混凝土我们希望他具有更好的耐磨性能，耐久性能，更低的自重，以及有一定的导电性

能以便能够在冬季导电除雪。本文介绍了在混凝土中加入石墨纳米材料，其纳米级横截面尺寸直径或厚度和微尺度长度或平面尺寸

可能会影响与水泥基浆体的多孔结构。胶凝糊的毛细孔隙相对较高，其中大部分孔隙接近微米尺寸，并且微尺度晶体结构。纳米级

石墨有效的改变了混凝土的微观特征，使其具有其他材料不具备的优势。

关键词：石墨纳米材料；混凝土；裂缝生长；导电性能

混凝土广泛用于各种建筑物当中，而沥青混凝土又广泛用于路面、桥面、机

场道路及相关结构，这些结构往往对于自身自重，耐久性，较低的成本有一定的

要求。近年来对于一些环境的沥青混凝土更是提出了智能结构的需求，但是包括

沥青混凝土在内的混凝土材料被认为是绝缘聚合物。因此在绝缘聚合物基体中加

入导电粉末是提高复合材料导电性的一种理想方法。在沥青路面中加入一定的导

电粉末或者一定的复合材料对于导电除雪也被认为是理论可行的，导电的石墨纳

米材料的出现使得这一想法变的更加可行。

碳纳米管（CNT）、碳纳米纤维（CNF）和石墨纳米板（GNP）等石墨纳米材

料提供了与水泥水合物相互作用的大比表面积。石墨纳米材料的加入将颗粒物的

尺寸范围扩大到纳米尺度，有利于颗粒在新拌混凝土中的堆积和硬化混凝土材料

的工程性能。本文介绍了近期石墨纳米材料的加入对混凝土的相关性能提高的一

些研究进展。

R Rao, J Fu等[1]研究了一种具有一定导电性能的混凝土。电加热混凝土是一种

含有导电成分的特殊混凝土，可实现稳定的导电。由于其电阻，一个薄的电热混

凝土覆盖层可以产生热量，以防止混凝土路面上的结冰时，连接到电源。这种电

２０１７年第１２期　玻璃钢／复合材料　

纳米颗粒增强摩擦材料摩擦学性能研究　

吴娟　，－，张启顺　，张超　

（１．太原理工大学机械工程学院，太原０３００２４；２．山西省矿山流体控制工程实验室，太原０３００２４）　摘要：以丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体，芳纶纤维、玻璃纤维为增强纤维，选用不同类型的纳米颗粒作为填料设计摩擦材　料组分配比。并通过热压烧结制备摩擦材料。通过摩擦磨损试验机测试其在干摩擦条件下的摩擦学性能，并用扫描电镜　（ＳＥＭ）对材料的磨损形貌进行观察分析，以研究不同类型的纳米颗粒对摩擦材料性能的影响。研究表明：在干摩擦条件下，经　过纳米颗粒改性的摩擦材料摩擦系数、硬度比未改性的材料有不同程度的提高，同时磨损率有很大程度的降低；纳米颗粒改性　的摩擦材料摩擦系数、磨损率变化趋势具有一致性，均随着实验载荷、滑动速度的增大而逐渐减小；纳米颗粒改性后的摩擦材　料磨损机理表现为疲劳磨损与磨粒磨损并存，而未改性的材料磨损机理主要表现为疲劳磨损。　关键词：纳米颗粒；改性；摩擦磨损；磨损机理　中图分类号：ＴＢ３３２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３－０９９９（２０１７）１２－００２５—０４　

１　引　言　随着当今社会的发展与工业的进步．摩擦材料　作为制动装置中不可或缺的一部分，对行业的安全　

生产有着至关重要的作用。填料作为构成摩擦材料　的重要部分。对于调节材料的摩擦学性能、物理性　

能、机械性能以及质量和密度有着明显的作用，同时　

对于摩擦材料满足不同工作条件下的制动、传动要　求也有着关键作用［１ｌ２］。　

目前，已有相关学者针对填料增强摩擦材料进　行了相关研究。Ｙｉ等　３］制备煅烧石油焦、滑石粉和　

六方氮化硼增强酚醛树脂材料，分析其力学性能，发　现不同填料增强效果取决于其与树脂基体的结合强　度以及形成转移膜的能力：徐卫兵等＿４　分别采用石　

墨、ＰＴＦＥ以及ＭｏＳ，制备ＰＯＭ耐磨增强材料，研究　发现填料增强的复合材料摩擦学性能都得到了一定　程度的改善；高东等＿５　选用石墨、ｓｂ　ｓ　和焦炭制备　

《热加ＩＩ艺》２００２年第３期　材料　４３　

纳米ＡＩ　Ｎ颗粒增强铝基复合材料的制备与力学性能研究　

董晟全，郭永春，李高宏，李建平，杨通　

（西安工业学院材料系，陕西西安７１００３２）　

摘要：用原位合成法制备了纳米颥粒增强铝基复合材料，研究了复合材料微观组织、室温拉伸强度、塑性，并与基　

体合金进行比较。发现Ｎ：（ｇ）的加人一方面可明显细化Ａ】一７　ｓｉ晶粒．另一方面可生成约８ｏ纳米Ａ］Ｎ增强相，对基体合　

金有明显的强韧化效果　

关键词；原位反应　铝基复合材料　颗粒｝纳米材料　

中图分类号：ＴＧ１４６．２　１　文献标识号：Ａ　文章编号：１００１．３８１４（２００２）０３．００４３．０２　

Ｔｈｅ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｔｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　

Ｎａｎｏ—Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ—Ｒｅｉｎｆｏｒｅｅｍｅｎｔ　ＡＩｕｍｉｎｕｍ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　

ＤＯＮＧ　Ｓｈｅｎｇ￣ｕｏｎ，ＧＵＯ　Ｙｏｎｇ—ｃｈｕｎ，ＬＩ　Ｇａｏ—ｈｏｎｇ，Ｌ，Ｊｉａｎ－ｐｉｎｇ．ＹＡＮＧ　Ｔｏｎｇ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｔｅｒａｔ，　ｆ’姗Ｃｏ￣ｅｇｅ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｘｉ’删７ｔ００３２　Ｃｈｉ　）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ｝Ｍ　Ｊｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎ［ｃａ］ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｔ　ｒｏｏｍ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｔ　ｔｈｅ　ｈａｌｌｏ　ｐａｒｔｉｃ】ｅ　ｒｅｊｎｆｏｒｃｅ．　

ｍｅｒｉｔ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｍａｔｒｉｘ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｈｂｒｌｃａｔｅｄ　ｂｙ　ｉｎ　ｓｉｔｕ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｔｒｉｘ　ａｌｌｏｙ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｄｄ［ｒｉｏｎ　ｏｆ　Ｎ，　

（ｇ），ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　Ａ］Ｎ　ｐａｒｔｌｃ］ｅ　ｗａｓ　ａｂｏｕｔ　８０　ｎｍ，ｗｈｉｃｈ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ］ｙ　ｔｈｅ　ｒｏｏｍ　ｔｅｍＤｅｒａ－　

纳米粒子的力学特性与运动行为

随着科学技术的不断发展，纳米科技成为了当今世界的热门话题之一。纳米粒子作为纳米科技的基本单位，其力学特性与运动行为备受关注。本文将探讨纳米粒子的力学特性以及其在运动中的行为。

首先，纳米粒子的力学特性是其物理性质的基础。由于尺寸的缩小，纳米粒子的表面积相对于体积而言变得非常大，这导致了其特殊的力学特性。例如，纳米粒子的表面能相对较高，因此具有较强的表面张力。这种表面张力的增强使得纳米粒子在液体中的运动行为与宏观物体有所不同。

其次，纳米粒子的运动行为受到多种因素的影响。其中一个重要的因素是热力学效应。根据布朗运动理论，纳米粒子在液体中会受到分子的碰撞而发生随机运动。这种随机运动被称为布朗运动，其速度与粒子的质量成反比。因此，纳米粒子的质量越小，其布朗运动的速度越快。

此外，纳米粒子的运动行为还受到流体的黏性和浓度的影响。在高黏性流体中，纳米粒子的运动会受到阻尼力的影响，导致其运动速度减慢。而在低浓度的溶液中，纳米粒子之间的相互作用较小，因此其运动更为自由。

纳米粒子的力学特性和运动行为对于纳米科技的应用具有重要意义。例如，在纳米颗粒药物输送系统中，纳米粒子的力学特性可以用于控制药物的释放速率。通过调节纳米粒子的表面性质和形状，可以实现药物的缓释和靶向输送，提高药物的疗效和减少副作用。

此外，纳米粒子的运动行为也对纳米材料的制备和加工技术有着重要影响。例如，在纳米颗粒的制备过程中，控制纳米粒子的运动行为可以实现粒径的精确控制。通过调节溶液中的温度、浓度和pH值等参数，可以控制纳米粒子的布朗运动速度，从而实现纳米颗粒的尺寸调控。 总之，纳米粒子的力学特性与运动行为是纳米科技研究的重要内容。了解纳米粒子的力学特性和运动行为，有助于我们更好地理解纳米材料的性质和行为规律，为纳米科技的发展和应用提供理论基础和技术支持。随着科学技术的不断进步，相信纳米粒子的力学特性与运动行为将会有更多的新发现和应用。