石墨烯/天然橡胶复合材料应变响应研究

作者：刘  荟  杨  洋  范正明    单位：昆明理工大学 建筑工程学院，云南省土木工程防灾重点实验室

关键词：石墨烯 / 天然橡胶复合材料；电阻 / 应变响应；隔震支座；应变实时监测

摘  要：采用石墨烯改性天然橡胶制备具有电阻 / 应变响应特性的智能复合材料，研究了静态和循环载荷作用下复合材料的电导率随变形发生同步变化的机制，分析了石墨烯掺量、循环加载幅值及循环加载速率对电导率同步变化的影响规律。结果表明，当石墨烯掺量超过 2.25% 时，石墨烯连续导电网络已形成，复合材料电导率急速提升。该网络随着橡胶基体变形的产生和消失发生破坏和重构，导致材料电阻与变形保持同步变化。复合材料可对 100% 以上应变产生同步电阻变化响应，当材料应变速率越快或应变幅值越大时，材料电阻改变越明显。此外，加入石墨烯限制了橡胶分子链的运动，增加了材料的刚度。上述试验证明了石墨烯 / 天然橡胶复合材料适用于监测橡胶支座等大应变结构的服役性能。