混杂纤维发热格栅的力学性能及力阻效应

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20221128.012

复合材料科学与工程 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (11): 82-89.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20221128.012

混杂纤维发热格栅的力学性能及力阻效应

彭哲琦¹, 汪昕^1*, 梁训美², 赵纯锋², 沈君乾¹

1.东南大学土木工程学院,南京211189;
2.山东路德新材料股份有限公司,泰安271000

收稿日期:2021-11-22 出版日期:2022-11-28 发布日期:2022-12-30
通讯作者: 汪昕(1980-),男,教授,博导,研究方向为复合材料与结构,xinwang@seu.edu.cn。
作者简介:彭哲琦(1994-),男,博士研究生,主要从事复合材料与结构方面的研究。
基金资助:
2019年度山东省重点研发计划重大科技创新工程(厅市联合)项目(2019TSLH0104)

Mechanical and electromechanical behaviors of heating grid with hybrid fiber

PENG Zhe-qi¹, WANG Xin^1*, LIANG Xun-mei², ZHAO Chun-feng², SHEN Jun-qian¹

1. School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China;
2. Shandong Road New Materials Co., Ltd., Taian 271000, China

Received:2021-11-22 Online:2022-11-28 Published:2022-12-30

摘要/Abstract

摘要： 传统的融雪化冰方法存在耗时耗力、污染环境等问题,兼具加筋增强和电热效应的混杂纤维发热格栅布设于道路面层进行融雪化冰成为近年来一个重要的研究方向。本文研究了碳纤维发热芯、混杂纤维发热格栅的静力拉伸性能及力阻效应,试件包括三种不同基体(环氧树脂、丁苯胶乳乳液、聚氨酯树脂)和两种编织方式(无捻、有捻)共六种碳纤维浸胶纱,玄武岩纤维格栅和碳纤维/玄武岩纤维混杂纤维发热格栅。结果表明:聚氨酯树脂有捻碳纤维浸胶纱作为碳纤维发热芯与玄武岩纤维格栅之间的复合效果良好,这种混杂纤维发热格栅弹性模量为87 GPa,强度利用率可达93.6%,在0~10 000 με之间电阻变化率保持在1%以内,满足工程应用的要求。

关键词: 发热格栅, 混杂纤维, 力学性能, 力阻效应

Abstract: As the traditional snow melting and ice melting methods have problems such as time-consuming, labor-intensive and environmental pollution, using hybrid-fiber heating grid in the road pavement to melt snow with both reinforcement and electrothermal advantages has become an important research direction in recent years. In this study, the static tensile properties and electromechanical behaviors of carbon fiber heating core and hybrid fiber heating grid were investigated, including six types of carbon fiber impregnated roving, with three types of matrices (epoxy/SBL/polyurethane) and two weaving forms (untwisted/twisted), warp/weft basalt fiber grid, hybrid fiber heating grid. The results showed that the integrative behavior of polyurethane resin twisted carbon roving and basalt fiber grid was satisfactory. The elastic modulus of hybrid fiber heating grid was 87 GPa and the strength utilization efficiency was 93.6%. The resistance changing rate between 0~10 000 με maintained within 1%, which can meet the requirements of engineering applications.

Key words: heating grid, hybrid fiber, mechanical behavior, electromechanical behavior

中图分类号:

TB332

彭哲琦, 汪昕, 梁训美, 赵纯锋, 沈君乾. 混杂纤维发热格栅的力学性能及力阻效应[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(11): 82-89.

PENG Zhe-qi, WANG Xin, LIANG Xun-mei, ZHAO Chun-feng, SHEN Jun-qian. Mechanical and electromechanical behaviors of heating grid with hybrid fiber[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2022, 0(11): 82-89.

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Mechanical and electromechanical behaviors of heating grid with hybrid fiber

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