DOI:10.1016/j.cemconcomp.2020.103904
經證實，歐姆加熱（OH）固化方法可以在超低溫下通過電加熱轉化來固化導電纖維增強水泥基復合材料，這種固化效果在很大程度上取決于加熱效率。本文提出了利用碳納米纖維（CNFs）來調控碳纖維（CFs）增強水泥基復合材料加熱效率的新思路。跟蹤了摻量為0-0.3vol％CNFs的CF/CNFs增強水泥基復合材料（CF/CNF-CCC）的加熱效率，包括峰值固化溫度和升溫速率。結果表明，隨著CNFs用量的增加，OH固化過程中的加熱效率顯著提高，當CNFs含量從0增加到0.3％時，峰值固化溫度和升溫速率由44.8℃、0.139℃/min提高至73.2℃、0.39℃/min。本文闡明了CF/CNF-CCC樣品中基于CNFs分布類型的微觀結構加熱機理，根據兩種CNFs“橋效應”，在CFs宏觀導電網絡中有效構建了CNFs微觀導電網絡。通過COMSOL多物理場仿真進一步驗證了CNFs對加熱效率的改善效果，并定量指導CF/CNF-CCC的材料組成設計以實現加熱效率的可控性。
圖1.CF/CNF-CCC樣品的制備過程。
圖2.CF/CNF-CCC樣品的電阻率測量程序：（a）示意圖和（b）實驗圖。
圖3.OH固化和溫度監測過程的方法圖：（a）示意圖和（b）實驗圖。
圖4.數值模擬結果：（a）CFs的微觀結構；（b）數字化CFs和粒子微觀結構；（c）滲濾分析結果；實驗結果：（d）包含不同CFs添加量的CF-CCC樣品的初始電阻率。
圖5.具有不同CNFs添加量的CF/CNF-CCC樣品的平均初始電阻率。
圖6.具有不同CNFs添加量的CF/CNF-CCC樣品的電阻率變化。
圖7.CF/CNF-CCC樣品的溫度變化規律：（a）溫度變化，（b）OH固化初期升溫速率的最大斜率。
圖8.CNFs簇的“橋效應”機制。（a）CNFs簇的并行分布類型和（b）CNFs簇的串行分布類型。
圖9.CNFs簇的電路圖：（a）并聯電路，（b）串聯電路。
圖10.通過CNFs構建格狀網。
圖11.格狀網電阻計算圖。
圖12.在-20℃下經過2天OH固化后，具有不同CNFs添加量的CF/CNF-CCC樣品的SEM形態：（a）2,500×，（b）15,000×，（c）5,000×，（d）5,000×，（e）5,000×和（f）2500×。
圖13.導電混凝土的三維有限元模型：（a）不添加CNFs，b）添加0.2vol％CNFs。
圖14.具有不同CNFs添加量的結構經OH固化1200min后的溫度分布：（a）不添加CNFs,（b）添加0.1vol％CNFs和（c）添加0.2vol％CNFs的導電混凝土結構。
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