我们对诸多因素影响 3DGACC 电学性能展开了系统的研究,这些因素包含 3DGA 的掺入量、水化过程、含水率、温度以及应力应变等。实验结果显示,在水泥净浆当中,三维石墨烯导电网络的结构稳定性与适应性表现良好。值得注意的是,三维石墨烯纳米材料并不参与水化过程,并且水化过程对水泥基材料的导电率影响微小。当从干燥状态进入完全饱和状态时,3DGACC 的电阻率会增大,而且在面对含水率变化时,其电阻机敏性维持着良好的稳定性。在 0 至 120℃的温度区间内,3DGACC 呈现出良好的负温阻效应,其负温效应系数大约为 8.8%/℃。鉴于 3DGACC 出色的温敏性与稳定的导电网络结构,它有望应用于混凝土结构的温度自我感知,从而实现对大体积混凝土温度的自动监测。在加载变形破坏的过程中,3DGACC 的电阻值随着应变的增加先减小然后突然增大。在小应变范围(0.3% - 1.2%)内,它具备良好的力 - 电分段触发式响应机制,应变越大,响应效果越佳。加载速率对其压敏特性没有影响,不过随着疲劳次数的增加,3DGACC 的电导率会出现微小的不可逆降低。我们可以利用这一特性来监测混凝土结构的疲劳损伤,将其作为新型智能交通监控系统的传感元件,对结构内部的应力、应变以及损伤情况进行实时监控。

3DGACC 具有优秀的电热和热电 “双” 效应。我们研究了不同体积功率(从 0.25 到 4 瓦 / 立方厘米)对 3DGACC 自发热效应的影响以及试件表面不同位置点的升温效果。通过结合热成像技术,我们验证了电热产生的热量在水泥基复合材料中的扩散规律。在 20 至 120℃的范围内,3DGACC 具有良好的电热效应和抗疲劳特性,适用于公路路面、机场跑道的融雪化冰以及住宅和养殖场的电热结构等方面。在建筑物的常温范围内,3DGACC 的温差与产生的电动势呈线性依赖关系,其塞贝克值达到 19.64 微伏 / 开尔文,具有良好的热 - 电机敏性和抗疲劳特性,在建筑物的废热收集、节能、储能等方面具有广阔的应用前景,能够提高能源综合利用效率。另外,无论是 80℃水浴还是高温热还原的制备过程,都会使 3DGACC 的塞贝克系数值降低,其中高温热还原的影响更大。