【复材资讯】传感器提高复合材料的性能

来源：中国复合材料学会

如果将复合材料定义为两种或两种以上不同材料的组合，可以达到单个组件单独发挥不出来的新特性，这是材料企业梦寐以求的想法。但是，在实际的合成过程中，产生的结果并不那么好，会发生一些意想不到的生产错误和材料缺陷。这些复合材料缺陷可能对整个结构产生蝴蝶效应，不仅会在安全关键型应用中带来悲剧性后果，而且还会损害复合材料制造商和随后的装配公司的经济健康状况。

比如，碳复合材料中常见的损坏类型包括脱胶，分层，基体破坏，开裂，纤维断裂。异常检测方法的制造通常是复合材料固有的，自然，将复合材料引入大规模生产直接取决于无损检测（NDT）的成功应用。

尽管在某些环境中，当前的一些NDT方法在某些情况下要比其他方法更好，但是到目前为止，无论是使用硬币攻丝，振动分析，热成像，光学，超声，射线照相或涡流技术，都没有引入任何“黄金手段”技术。当前的测试存在各种限制，包括准确性有限，穿透深度有限，复合材料表面可及性，方法成本高昂或耗时，在多尘的工业环境中使用受限，在无振动的环境中需要或无法确定损坏的严重程度，通常，其中只有少数几个可以进行实时测量。

对于任何行业专业人士而言，我们生活在一个这样的世界中，这已经不是什么秘密了，在这个世界上，许多基于复合材料的结构的使用寿命超过了它们设计的使用寿命，而且它们有可能使用寿命更长。许多复合结构需要立即关注。他们的维修，保养或更换将花费数百万美元，但是仍然需要进行。

一家公司认为，复合材料行业需要走一条新路，开发智能的自我监控复合材料，这些复合材料可以在传统的NDT方法之上提供显着的附加值。如何实现呢？

它们已开发出物理量（直接感测温度，压力和磁场并直接拉，轴向应力，机械应力，扭转，弯曲，振动等）的微型线，微型，磁性，非接触式微型传感器。

这种传感器本身就是复合材料，由金属核和玻璃涂层组成。它是无源元件。为了对其“供电”，以实现感应和实时实时数据，将一组线圈（带电，有源元件）和电子设备放置在10厘米范围内，并允许非接触式感应。在不引起任何材料流动或几乎不增加额外重量的情况下，传感器可以轻松引入复合材料，例如碳纤维复合材料，玻璃纤维，陶瓷复合材料和塑料复合材料。

传感器仅在生产过程中嵌入复合层之间，自然可以使您控制：

生产过程的每个部分（例如，不仅在表面上而且还在各层之间局部测量温度）

随机检查和缺陷检测

在使用复合材料的整个生命周期中，有关复合材料当前状态的实时实时数据（每秒高达一万次分辨率）解决方案为创建自我监控的复合材料提供了真正的机会，该复合材料可降低材料失效的可能性，优化生产工艺以管理复合材料的特性，从而最大程度地降低材料和生产成本，加快工艺流程（复合铺面，粘结等），而不会产生裂纹或破裂风险其他故障。简而言之–提高质量水平，同时减少材料浪费。

将AI与实时数据相结合可带来大幅提高安全性的机会，提供有关该结构的剩余使用寿命（RUL）的数据。经济收益在于减少维护任务的频率，将预防性和反应性维护转变为预测性维护，从而可以“随时随地”创建维护时间表。

尽管当前的结构健康监测方法对于检测和预防生产过程中或生产后的潜在损害非常有价值，单位这种传感技术提供了一个可能，可以访问到目前为止采用其他方式无法检测到的实时数据。

文章来源：贤集网

原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_459376.html

免责声明：中国复合材料学会微信公众号发布的文章，仅用于复合材料专业知识和市场资讯的交流与分享，不用于任何商业目的。任何个人或组织若对文章版权或其内容的真实性、准确性存有疑义，请第一时间联系我们。我们将及时进行处理。