改性碳纳米管水泥基复合材料热电非平衡融冰性能

摘要

采用压制成型及浇筑成型相结合的方式,制备了平板状热电水泥基复合材料融冰实验模块.通过恒流电源与数据记录仪组成的测试装置监测了室温下单块模块两侧以及水泥基复合材料融冰模块两侧的温度变化及电压变化,研究了水泥基复合材料两侧的温度随通电电流大小及通电时间的变化规律,计算了试样两侧的平均温差以及额定时间内所产生的焦耳热.随着通电电流逐渐变大,两侧升温速率逐渐加快,温差也逐渐增大.水泥基复合材料(N型半导体)中的电子载流子随着电场强度的递增,其在电场中的迁移越发明显,即帕尔贴效应逐渐增强.由于水泥基复合材料与环境之间存在热交换,遂其表面温度存在上限.于冰箱中模拟了融冰实验,当通电电流分别为1.0 A、2.0 A、3.0 A时,冰块完全融化的温度虽有所差别,但实测的融冰时间与预测值基本一致.当通电电流为3 A时,正负极两侧的融冰时间相差23 min.因此,温差路面的研究对路面融冰技术的发展具有一定的指导意义.