[00007020]水泥基压电智能复合材料

技术投资分析： 水泥基压电智能复合材料是近年来才刚刚发展起来的一种新型的功能复合材料，它能克服传统的压电材料（压电陶瓷、压电聚合物和聚合物基压电复合材料）与土木工程领域中最主要的结构材料——混凝土相容性差的问题，可有效对重大土木工程建筑（如大跨桥梁、高耸建筑和核建筑等）实施在线健康监测和预报，避免一些灾难的发生。 与传统的压电材料相比，水泥基压电复合材料的制备工艺更为简单、成本更低，而且利用水泥水化过程中电学性能的变化规律，在其电阻率适当低或介电常数适当高时，对压电复合材料施加极化，可以大幅度降低外部极化电压，提高极化效率。其极化电压远低于聚合物基压电复合材料的极化电压，且压电性能优于同条件下聚合物基压电复合材料的压电性能。更重要的是水泥基压电复合材料在土木工程领域中与混凝土母体具有良好的相容性，其耐久性与混凝土相当，它可以象一个大骨料一样埋在混凝土中，与混凝土成为一体；它不但具有感知功能，而且还具有驱动功能，非常适合监测混凝土内部应力和应变分布情况，同时，该复合材料与混凝土结构材料的界面粘结效果也优于其它机敏材料，因此，它的研究与开发对于推动各类土木工程结构向智能化方向发展有广泛的工程应用意义和学术价值。 以水泥为基体，掺入压电陶瓷材料作为功能体而制备的水泥基压电智能复合材料，不但具有感知功能，而且还具有驱动功能，非常适合监测混凝土内部应力和应变的分布情况，从而可有效预防一些灾难的发生。通过调节复合材料组分的比例，可使水泥基压电复合材料与混凝土结构材料之间具有良好的相容性，即具有优良的阻抗匹配关系、具有一致的变形行为和良好的界面粘结效果等，更为突出的优点是可以有效解决压电复合材料的极化问题，从而提高极化效率和压电性能，而且制备工艺简单，成本较低。因此，该项目是完全可行的。 技术的应用领域前景分析： 适用范围:土木工程领域中的众多大型建筑结构的在线健康监控。 土木工程领域中的众多大型建筑结构（如大跨桥梁、高耸建筑和核建筑等）规模庞大、结构复杂，其使用期都长达几十年、甚至上百年。在其服役过程中，由于环境载荷作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发事故。采用智能材料与结构对重大土木工程建筑实施在线健康监测和预报，对其振动、损伤和形状进行主动控制，使其具有自感知、自判断、自适应、自恢复等智能行为，不仅可大大减少结构的维修费用，而且还可避免对人类造成的危害，因此，水泥基压电智能复合材料具有广泛的应用市场。 效益分析： 作为一种新型的功能复合材料，水泥基压电智能复合材料有着十分广阔的应用前景。它可克服其它智能材料与母体混凝土相容性差的缺点；有效提高传感精度和结构强度、裂缝、损伤、变形、振动、施工质量等方面的自诊断、自监控、自适应和评价等能力；降低结构的故障率和维修量。尤其是对土木工程领域中的众多大型建筑结构，通过在一些关键的结构部位埋入水泥基压电智能复合材料，对这些部位内部应力和应变分布情况进行在线监测，并同时产生驱动力，中和有害应力和应变，可有效防范地震和大风等灾害对人类造成的威胁，保护人民的生命财产和安全。因此，水泥基压电智能复合材料的研制和开发，将产生显著的经济效益和社会效益。 厂房条件建议： 成型压力：80Mpa。极化工艺参数：电场强度为4kV/mm；极化时间为30min；极化温度应在80℃~100℃。养护条件： 20℃，100％RH，28d。 备注： 无