一个三维表面适应伸缩传感器,用于在线监测复合材料固化过程
Wei Wang1,2, Bowen Zhang1, Haonan Feng1,2
1School of Electrical Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China.
ACS sensors
|October 29, 2024
概括
新的可伸缩介电传感器使复杂的3D表面上的复合材料固化能够进行非破坏性监测. 这些灵活的传感器克服了刚性类型的局限性,为先进的材料制造和深海应用提供了更高的可靠性和便携性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 传感器技术 传感器技术
- 复合材料制造业 复合材料制造业
背景情况:
- 刚性传感器通常用于复合材料固化监测,但可能会导致裂和泡等缺陷.
- 这些缺陷会对复合材料的机械性能和可靠性产生负面影响.
- 现有的刚性传感器缺乏灵活性,限制了它们在复杂的3D表面上的应用.
研究的目的:
- 开发可伸缩的介电传感器,用于对复合材料固化过程进行非破坏性监测.
- 为了在复杂的3D表面上实现嵌入式监控,克服刚性传感器的局限性.
- 为了提高复合材料固化监测的可靠性,可移植性和准确性.
主要方法:
- 使用柔性基板和电极设计和制造可拉伸的数字间介电传感器.
- 测试传感器的耐用性,通过1000次曲 (0°180°) 和拉伸 (30%应变) 的循环.
- 传感器与电子电路的集成,用于实时数据收集和传输.
- 在大气暴露5个月后评估传感器稳定性.
- 在复杂的3D表面上复合材料固化的现场监测,包括Fendouzhe深海潜水器.
主要成果:
- 开发的传感器表现出卓越的耐用性,能够承受1000个曲和拉伸周期而不会降低性能.
- 传感器完全适应复杂的3D表面,使嵌入式监控成为可能.
- 证实了长期稳定性,在大气暴露5个月后,单元灵敏度仅下降了0.1%.
- 在复杂的3D表面上实现了高监测精度,与平面设备相比 (灵敏度下降0.4%).
- 集成系统是便携式,紧,轻量级,方便实时数据采集.
结论:
- 可伸缩介电传感器为复杂3D表面的复合材料固化进行非破坏性实时监测提供了可行的解决方案.
- 该技术克服了传统刚性传感器的局限性,提高了材料质量和可靠性.
- 传感器具有高灵敏度,准确度和长期稳定性,适合深海潜水器等苛刻的应用.
