1.本发明涉及无机复合材料技术领域，特别是一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料及制备方法。
背景技术：2.据统计，2021年我国交通领域碳排放占全国终端碳排放的15%，其中道路交通在交通运输业的整体碳排放中占比高达84%，是减排的重要发力点。近年来，随着人们对环保问题和碳排放问题的日渐重视，电动汽车得到了飞速的发展，成为了减少碳排放的重要解决途径之一。然而，由于电池技术的限制，电动汽车现阶段存在续航里程较短、充电次数频繁、充电时间过长等问题，这些问题严重制约了电动汽车的发展与推广。
3.为解决这一问题，动态感应充电道路应运而生。动态感应充电路面系统利用无线感应充电的基本原理，能够实现对电动汽车的实时充电，进而减轻电动汽车行业对高性能电池的依赖，促进电动汽车的普及推广。与传统的桩式充电方法相比，动态无线感应充电实现了在车辆行驶过程中对电池进行能量的补充，在可靠性、安全性、便捷性和用户友好度上都具有巨大的优势。然而由于磁场走向难以控制，磁场在空间分布上存在严重的漏磁现象，即交变磁场的磁感线有很大部分会泄漏到空间中，而没有穿过感应面层中的感应介质，磁能在下面层大量损耗，造成了能源浪费，严重影响了能量转化效率，充电效果并不理想。
技术实现要素：4.本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料及制备方法。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料，包括均匀混合的地聚物料浆和磁化剂，地聚物料浆包括均匀混合的复合碱激发剂、水和碱活性粉体，复合碱激发剂包括补充被蒸发的水、水玻璃和氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾与固态硅酸钠中的一种或多种，碱活性粉体为由硅氧四面体和铝氧四面体组成的具有硅铝质活性的碱活性材料。
6.作为本发明的进一步优选，碱活性粉体为由硅氧四面体和铝氧四面体组成的具有硅铝质活性的粉煤灰、粒化高炉矿渣、赤泥、偏高岭土或椰子灰。
7.作为本发明的进一步优选，所述水玻璃的模数为0.8~4.0、水玻璃的波美度为32.0~44.0，水玻璃的氧化纳含量大于等于8wt% ，水玻璃的二氧化硅含量大于等于25wt%。
8.作为本发明的进一步优选，地聚物料浆的水固比为0.3~0.5。
9.作为本发明的进一步优选，碱活性粉体中sio2与al2o3的摩尔比为3.0~5.6。
10.作为本发明的进一步优选，磁化剂的质量为地聚物料浆和磁化剂总质量的40%~60%。
11.作为本发明的进一步优选，磁化剂为粒径范围为15~150微米的铁粉。
12.作为本发明的进一步优选，所述复合碱激发剂包括补充被蒸发的水、水玻璃和氢
氧化钠，且复合碱激发剂中的氢氧化钠的纯度≥96％，且氢氧化钠与水玻璃的用量比例为：3.5~6.8。
13.一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料制备方法，包括以下步骤：步骤1、制备澄清混合溶液：称取氢氧化钠和水玻璃，其用量比例为=3.5~6.8，将氢氧化钠分多次加入水玻璃中，不断搅拌直至氢氧化钠全部溶解，得到模数为0.8~3.2、浓度应大于等于40wt%的澄清混合溶液；步骤2、制备复合碱激发剂：将澄清混合溶液静置冷却至室温后，补充被蒸发的水，即加入补充被蒸发的水至澄清混合溶液的总质量与称取的氢氧化钠和水玻璃总质量相等，搅拌均匀后得到所需复合碱激发剂；步骤3、制备地聚物料浆：将复合碱激发剂与碱活性粉体材料混合，加水搅拌至均匀，制得地聚物料浆；按重量计，所述地聚物料浆的水固比为0.3~0.5；且所述地聚物料浆所含组分中sio2与al2o3的摩尔比为3.0~5.6；步骤4、磁化处理：称取磁化剂加入步骤3制得的地聚物料浆中，搅拌至混合均匀，制得聚磁型路面材料半成品，按重量计，所述磁化剂掺量占地聚物料浆和磁化剂总质量的40%~60%。
14.作为本发明的进一步优选，还包括步骤5、养护：将聚磁型路面材料半成品浇筑于模具中，放入温度为25℃、湿度为95%的标准养护箱内养护28天，拆模后得到聚磁型路面材料成品。
15.本发明具有如下有益效果：发明用于汽车动态感应充电的聚磁路面材料，其饱和磁化强度为180~620emu/kg，电阻率为6000~70000ω
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m，电磁性能优良，能够有效聚集磁场，减小漏磁，同时降低了磁能在下面层中的损耗，有效解决了目前动态感应充电路面能量传输效率低的问题，为提高感应充电路面技术的就绪性作出贡献；28d抗压强度为25~50mpa，28d抗弯拉强度为5~10mpa，各项力学性能良好，能够较好地适应原有的道路结构环境，减少道路病害的发生。另一方面，本发明中使用粉煤灰和高炉矿渣等工业废料作为生产地聚物料浆的原料，实现了变废为宝，成本较低，同时有效减少了环境污染，对我国建筑产能和环境保护有着重要意义。
附图说明
16.图1是本发明中用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料的制备流程图。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
18.本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
19.如图1所示，本发明的实施例提供了一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料，其特征在于，包括如下配料：地聚物料浆和磁化剂，其中所述地聚物料浆的组分优选为粉煤灰、粒化高炉矿渣、复合碱激发剂和水，且所述地聚物料浆所含组分中sio2与al2o3的摩
尔比为3.0~5.6。
20.本发明的实施例还提供了一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制备地聚物料浆：制备一定量的复合碱激发剂，与碱活性粉体材料混合，加水搅拌至均匀，制得地聚物料浆。按重量计，所述地聚物料浆的水固比为0.3~0.5；且所述地聚物料浆所含组分中sio2与al2o3的摩尔比为3.0~5.6。
21.（2）磁化处理：称取一定量的磁化剂加入制得的地聚物料浆中，搅拌至混合均匀。按重量计，所述磁化剂掺量占所述聚磁型路面材料的40%~60%。
22.（3）养护：浇筑于模具中，放入温度为25℃、湿度为95%的标准养护箱内养护28天，拆模后得到聚磁型路面材料成品。
23.下面将结合具体实施例来对本发明作进一步详细描述。
24.实施例1按照下列质量称取原材料：按粉煤灰、粒化高炉矿渣、氢氧化钠、水玻璃和铁粉，其中粉煤灰和高炉矿渣中sio2与al2o3的摩尔比为3.5称取材料，按水固比为0.3称取水，按地聚物料浆与铁粉质量为1：1称取铁粉，按以下制备方法在25℃的环境下制备聚磁型路面材料。所述用于汽车动态感应充电的聚磁路面材料，其饱和磁化强度为180~620emu/kg，电阻率为6000~70000ω
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m，28天抗压强度为25~50mpa，28天抗弯拉强度为5~10mpa。
25.参照图1，制备方法如下：s1、制备地聚物料浆：s1.1称取193g氢氧化钠溶解在1000g水玻璃中，充分搅拌4min后密封，静置冷却到室温后补充被蒸发的水，制备得到模量为1.2、浓度为42.58wt%的复合碱激发剂，水玻璃为建筑用水玻璃，模数为0.8~4.0、波美度为32.0~44.0，氧化纳含量及二氧化硅含量分别不低于8wt%和25wt%。
26.s1.2 将粉煤灰与高炉矿渣均匀混合得到复合粉体，将制得的碱激发剂与复合粉体加入搅拌锅中，并加入适量对的水，加水充分搅拌至均匀得到地聚物料浆。
27.s2、磁化处理：取400g上述料浆，加入等量400g粒径为30μm的铁粉，振捣15min至充分混合。
28.s3、养护：浇筑于模具中，带模具养护24小时后脱模，脱模后将试样置于温度为25℃、湿度为95%的标准养护箱内养护28天，得到聚磁型路面材料成品。
29.上述制备的聚磁型路面材料的电磁学性能和力学性能测试方法如下：（1）饱和磁化强度：制作尺寸为2mm* 2mm* 2mm的立方体样品，使用lakeshore-7404型振动磁强计，在外加2t磁场的条件下，测得样品的饱和磁化强度。
30.（2）电阻率：制作直径为100mm、高度为50mm的圆柱体试样，在两个底面贴以直径为100mm、厚度为1mm的铜片作为平行电极，使用tonghui 2830型 lcr测试仪测得样品的电阻率。
31.（3）抗压强度：将尺寸为40 mm*40 mm*40 mm的长方体试样置于抗压强度试验仪中，以1kn/s的速率加载，测得样品的抗压强度。
32.（4）抗弯拉强度：将尺寸为40 mm*40 mm* 160mm的长方体试样置于抗弯强度试验仪中，以1kn/s的速率加载，测得样品的抗弯拉强度。
33.按照上述测试方法测试出本实例制得的用于汽车动态感应充电的聚磁性路面材料主要性能指标为：饱和磁化强度为193.4emu/kg，电阻率为6300ω
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m，抗压强度为27.8mpa，抗弯拉强度为9.6mpa。
34.实施例2按照下列质量称取原材料：按粉煤灰、粒化高炉矿渣、氢氧化钠、水玻璃和铁粉，其中粉煤灰和高炉矿渣中sio2与al2o3的摩尔比为3.8称取材料，按水固比为0.3称取水，按地聚物料浆与铁粉质量为1：1称取铁粉，按以下制备方法在25℃的环境下制备聚磁型路面材料。
35.按照实施例1中的测试方法测试出本实例制得的基于硅酸盐-硅铝酸盐复合胶凝材料体系下的泡沫混凝土主要性能指标为： 用于汽车动态感应充电的聚磁性路面材料主要性能指标为：饱和磁化强度为610.9emu/kg，电阻率为30000ω
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m，抗压强度为48.3mpa，抗弯拉强度为9.8mpa。
36.实施例3按照下列质量称取原材料：按粉煤灰、粒化高炉矿渣、氢氧化钠、水玻璃和铁粉，其中粉煤灰和高炉矿渣中sio2与al2o3的摩尔比为4.0称取材料，按水固比为0.3称取水，按地聚物料浆与铁粉质量为1：1称取铁粉，按以下制备方法在25℃的环境下制备聚磁型路面材料。
37.按照实施例1中的测试方法测试出本实例制得的基于硅酸盐-硅铝酸盐复合胶凝材料体系下的泡沫混凝土主要性能指标为： 用于汽车动态感应充电的聚磁性路面材料主要性能指标为：饱和磁化强度为387.3emu/kg，电阻率为54900ω
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m，抗压强度为38.3mpa，抗弯拉强度为14.2mpa。
38.实施例4按照下列质量称取原材料：按粉煤灰、粒化高炉矿渣、氢氧化钠、水玻璃和铁粉，其中粉煤灰和高炉矿渣中sio2与al2o3的摩尔比为4.2称取材料，按水固比为0.3称取水，按地聚物料浆与铁粉质量为1：1称取铁粉，按以下制备方法在25℃的环境下制备聚磁型路面材料。
39.按照实施例1中的测试方法测试出本实例制得的基于硅酸盐-硅铝酸盐复合胶凝材料体系下的泡沫混凝土主要性能指标为： 用于汽车动态感应充电的聚磁性路面材料主要性能指标为：饱和磁化强度为249.7emu/kg，电阻率为70000ω
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m，抗压强度为32.1mpa，抗弯拉强度为14.6mpa。
40.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
技术特征：1.一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料，其特征在于：包括均匀混合的地聚物料浆和磁化剂，地聚物料浆包括均匀混合的复合碱激发剂、水和碱活性粉体，复合碱激发剂包括补充被蒸发的水、水玻璃和氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、固态硅酸钠中的一种或多种，碱活性粉体为由硅氧四面体和铝氧四面体组成的具有硅铝质活性的碱活性材料。2.根据权利要求1所述的一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料，其特征在于：碱活性粉体为由硅氧四面体和铝氧四面体组成的具有硅铝质活性的粉煤灰、粒化高炉矿渣、赤泥、偏高岭土或椰子灰。3.根据权利要求2所述的一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料，其特征在于：所述水玻璃的模数为0.8~4.0、水玻璃的波美度为32.0~44.0，水玻璃的氧化纳含量大于等于8wt% ，水玻璃的二氧化硅含量大于等于25wt%。4.根据权利要求3所述的一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料，其特征在于：地聚物料浆的水固比为0.3~0.5。5.根据权利要求2所述的一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料，其特征在于：碱活性粉体中sio2与al2o3的摩尔比为3.0~5.6。6.根据权利要求1所述的一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料，其特征在于：磁化剂的质量为地聚物料浆和磁化剂总质量的40%~60%。7.根据权利要求6所述的一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料，其特征在于：磁化剂为粒径范围为15~150微米的铁粉。8.根据权利要求1所述的一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料，其特征在于：所述复合碱激发剂包括补充被蒸发的水、水玻璃和氢氧化钠，且复合碱激发剂中的氢氧化钠的纯度≥96％，且氢氧化钠与水玻璃的用量比例为：3.5~6.8。9.一种基于权利要求1-8任一项所述的一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、制备澄清混合溶液：称取氢氧化钠和水玻璃，其用量比例为=3.5~6.8，将氢氧化钠分多次加入水玻璃中，不断搅拌直至氢氧化钠全部溶解，得到模数为0.8~3.2、浓度应大于等于40wt%的澄清混合溶液；步骤2、制备复合碱激发剂：将澄清混合溶液静置冷却至室温后，补充被蒸发的水，即加入补充被蒸发的水至澄清混合溶液的总质量与称取的氢氧化钠和水玻璃总质量相等，搅拌均匀后得到所需复合碱激发剂；步骤3、制备地聚物料浆：将复合碱激发剂与碱活性粉体材料混合，加水搅拌至均匀，制得地聚物料浆；按重量计，所述地聚物料浆的水固比为0.3~0.5；且所述地聚物料浆所含组分中sio2与al2o3的摩尔比为3.0~5.6；步骤4、磁化处理：称取磁化剂加入步骤3制得的地聚物料浆中，搅拌至混合均匀，制得聚磁型路面材料半成品，按重量计，所述磁化剂掺量占地聚物料浆和磁化剂总质量的40%~60%。10.根据权利要求9所述的一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料制备方法，其特征在于：还包括步骤5、养护：将聚磁型路面材料半成品浇筑于模具中，放入温度为25℃、
湿度为95%的标准养护箱内养护28天，拆模后得到聚磁型路面材料成品。
技术总结本发明涉及一种用于汽车动态感应充电的聚磁型路面材料及制备方法，包括如下配料：地聚物料浆和磁化剂，其中所述地聚物料浆的组分为碱性激发剂、水、由硅氧四面体和铝氧四面体组成的具有硅铝质活性的粉煤灰、粒化高炉矿渣、赤泥、偏高岭土、椰子灰等碱活性材料，且所述地聚物料浆所含组分中SiO2与Al2O3的摩尔比为3.0~5.6。本发明能够有效实现对磁场的汇聚，减少漏磁，进而降低感应充电过程中的能量损失，解决现有动态感应充电路面系统充电效率较低的问题，具有电磁性能优良、力学性能良好，成本低，节能环保等优点。节能环保等优点。节能环保等优点。
技术研发人员：陈丰 季宇轩 徐泽川 黄培然 马涛 顾功辉 朱俊清
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
