編號：CYYJ01666
篇名：石墨烯/碳納米管嵌入式纖維傳感器對樹脂基復合材料原位監(jiān)測的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系對比
作者：徐鵬 王冠韜 劉奎 羅斯達
關(guān)鍵詞： 碳納米管 還原氧化石墨烯 纖維傳感器 復合材料 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測
機構(gòu)： 上海飛機制造有限公司復合材料中心 北京航空航天大學機械工程及自動化學院
摘要： 基于碳納米材料的纖維傳感技術(shù)已成為復合材料原位結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域中一項十分有前景的技術(shù)。本研究采用兩種不同的碳納米傳感元件—碳納米管(carbon nanotube, CNT)涂層纖維(carbon nanotube coated fibers,CNTF)和還原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, RGO)涂層纖維(reduced graphene oxide coated fibers, RGOF),分別制造合成具有自傳感特性的復合材料,并比較研究兩種嵌入式纖維傳感器的傳感性能和機理。從兩種傳感器的壓阻效應(yīng)可看出:RGOF的壓阻靈敏度更高,并清晰地展現(xiàn)出從線性至非線性的兩階段壓阻行為;而CNTF,則在發(fā)生斷裂前始終呈現(xiàn)出平穩(wěn)而有序的電學信號。這種強烈的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系,可以用樹脂滲透理論加以闡釋。對CNTF而言,樹脂分子可以滲透到其多孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,形成集成在纖維表面完整的CNT/樹脂納米復合結(jié)構(gòu)。相比之下,具有大橫向尺寸和表面一致性的RGO則可形成阻礙樹脂滲透的無創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對實驗結(jié)果和傳感機理的進一步分析與研究表明,CNTF適用于材料的力學狀態(tài)識別與長期監(jiān)測,而RGOF則對結(jié)構(gòu)損傷的早期預警更有實用價值。
